加州理工学院的一个团队正在庆祝世界上第一个基于空间的无线电力传输，以及第一次将可检测到的电力水平传送到地球。空间太阳能项目（SSPP）旨在释放巨大的轨道清洁能源资源。

天基太阳能可以解决地球上的许多清洁能源问题；一个轨道太阳能装置可以全天候收集阳光--而且是好东西，不受大气或天气条件的影响。理论上，太空中的太阳能潜力是地球上每平方米太阳能板的八倍。

(资料图)

因此，尽管有一些令人难以置信的艰巨挑战，一些团体正试图开始工作。其中之一是可用阵列的尺寸--正如我们在去年10月这个轨道原型发射之前所指出的。一个具有商业意义的太空太阳能阵列的最终尺寸可能是3.5平方英里（9平方公里）左右，在地球上有类似的大规模接收器阵列来捕捉传输到地面的能量。

使用加州理工学院团队正在研究的聪明的、超轻的、自我部署的模块化阵列，做到这些可能需要多达39次的太空发射，这将以一系列模块为特征，每个模块在发射时约为一立方米（约35立方英尺），但能够展开成巨大的平面方块，每边约50米（164英尺），一边是太阳能电池，另一边是无线电力发射器。

太空发射并不便宜，因此经济上看起来也很困难，平准化能源成本（LCoE）预计在每千瓦时1-2美元之间--几乎是美国电力零售价格的六倍。

然而，在欧文公司董事长唐纳德-布伦（Donald Bren）价值超过1亿美元的捐款的支持下，该项目正在全力以赴。而且它现在宣布了第一阶段轨道原型测试的结果。

工程师在发射前将SSPD的DULCE部分装载到Momentus Vigoride航天器上

今年1月3日，50公斤（110磅）的空间太阳能示范器（SSPD-1）被装入一个Momentus Vigoride航天器，并由SpaceX火箭送入低轨道。它被设计用来测试三个系统：DOLCE模块被设计用来测试SSPP团队希望在更大的阵列中使用的轻型、可折叠结构的设计和部署机制。它还没有开始展开。ALBA模块是为了测试一些不同的太阳能电池设计，对比哪些在太空中最有效，这些测试正在进行。

而MAPLE（功率传输低轨道实验的微波阵列）模块的设计纯粹是为了验证无线功率传输技术的早期阶段，该技术将获取太阳能并将其送回地球，精确地瞄准地面上的接收站，发射器上没有任何移动部件。

该MAPLE测试序列的一部分涉及一个短距离电力传输演示，其中一个发射器阵列向两个不同的接收器阵列发送电力，距离发射器只有大约一英尺（约30厘米）。这是一个验证团队的波束转向技术的机会--该技术只使用相位操纵和波之间的建设性/破坏性干扰来精确引导波束--在恶劣的温度和空间辐射环境中。最终该团队确认能够随意点亮每个接收器上的小LED。

MAPLE模块中的LED灯亮起以确认短距离的无线电力传输

"据我们所知，从来没有人在太空中展示过无线能量传输，即使是使用昂贵的刚性结构，"布伦电气工程和医学工程教授、SSPP团队的共同主任Ali Hajimiri说。"我们正在用灵活的轻质结构和我们自己的集成电路来做这件事。这是一个创举"。

MAPLE装置也有一个小窗口，发射器阵列能够通过它将能量直接射向地球，对准加州理工学院帕萨迪纳分校一个工程实验室屋顶上的接收器装置。而且，这个实验再次获得成功；在地面站检测到了能量束，在预期的时间和频率上，并且根据移动的距离预测了正确的频移。

这不是一个有实用意义的功率量，但它验证了该团队在远距离精确瞄准功率束的能力，并证实了所涉及的设备可以在轨道旅行中生存下来。

"灵活的电力传输阵列对于加州理工学院目前设计的帆状太阳能电池板群的愿景至关重要，这些电池板一旦到达轨道就会展开，"乔伊斯和克雷萨航空航天和土木工程教授、SSPP共同主任Sergio Pellegrino说。

Hajimiri继续说："就像互联网使获取信息民主化一样，我们希望无线能源传输使获取能源民主化。在地面上将不需要能源传输基础设施来接收这种电力。这意味着我们可以向偏远地区和受战争或自然灾害破坏的地区输送能源。"

因此，天基太阳能阵列的技术绝对是进展顺利。如前所述，这种项目在商业环境中的经济效益看起来并不乐观，但谁知道一个好的商业主管可能会使用什么样的技巧来扭转这种局面。当然，这是一个值得关注的迷人项目。

标签：