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Uma equipe da Caltech está comemorando a primeira transmissão de energia sem fio baseada no espaço do mundo e a primeira vez que níveis detectáveis ​​de energia foram transmitidos para a Terra. O Projeto de Energia Solar Espacial (SSPP) visa desbloquear enormes recursos orbitais de energia limpa.

A energia solar baseada no espaço poderia resolver muitos dos problemas de energia limpa da Terra; uma configuração solar orbital pode colher a luz do sol 24 horas por dia, 7 dias por semana - e as coisas boas também, sem serem perturbadas pela atmosfera ou pelas condições climáticas. Teoricamente, o potencial solar no espaço é oito vezes melhor por metro quadrado do que um painel solar na Terra.

Assim, vários grupos estão tentando iniciar as coisas, apesar de alguns desafios incrivelmente assustadores. Uma delas é o tamanho de uma matriz utilizável – como apontamos pouco antes do lançamento deste protótipo orbital, em outubro do ano passado. O tamanho final de uma matriz solar espacial comercialmente relevante pode ser de cerca de 3,5 milhas quadradas (9 km quadrados), com matrizes de receptores igualmente massivas na Terra para capturar a energia transmitida à superfície.

Isso pode exigir até 39 lançamentos espaciais, mesmo com a matriz modular inteligente, ultraleve e de implantação automática na qual a equipe do Caltech está trabalhando. Isso apresentaria uma série de módulos, cada um com cerca de um metro cúbico (~ 35 pés cúbicos) no lançamento, mas capaz de se desdobrar em enormes quadrados planos, cerca de 50 metros (164 pés) de cada lado, com células solares de um lado e energia sem fio. transmissores do outro.

Claro, como discutimos quando escrevemos sobre este projeto no ano passado, os lançamentos espaciais não são baratos e, portanto, a economia também parece difícil, com um custo nivelado de energia (LCoE) previsto entre US$ 1-2 por kWh – quase seis vezes o preço de varejo da eletricidade nos EUA.

No entanto, o projeto está avançando a todo vapor, impulsionado por mais de US$ 100 milhões em doações do presidente da Irvine Company, Donald Bren. E agora anunciou os resultados de sua primeira fase de testes de protótipo orbital.

O Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1) de 50 kg (110 lb) foi carregado em uma espaçonave Momentus Vigoride e enviado para uma órbita baixa por um foguete SpaceX em 3 de janeiro deste ano. Ele foi projetado para testar três sistemas: o módulo DOLCE foi projetado para testar mecanismos de design e implantação para as estruturas leves e dobráveis ​​que a equipe do SSPP espera usar em uma matriz maior. Ainda está para começar a se desenrolar. O módulo ALBA estava lá para testar vários designs diferentes de células solares para ver qual seria mais eficaz no espaço, e esses testes estão em andamento.

E o módulo MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) foi projetado exclusivamente para verificação em estágio inicial da tecnologia de transmissão de energia sem fio que pegaria energia solar e a enviaria de volta à Terra, destinada precisamente a estações receptoras na superfície sem nenhuma peça móvel no transmissor.

Parte dessa sequência de teste do MAPLE envolveu uma demonstração de transmissão de energia de curto alcance na qual um conjunto de transmissores enviava energia para dois conjuntos de receptores diferentes, a apenas cerca de um pé (~ 30 cm) de distância dos transmissores. Esta foi uma chance de validar a tecnologia de direção de feixe da equipe – que usa nada além de manipulação de fase e interferência construtiva/destrutiva entre ondas para direcionar precisamente os feixes – nas temperaturas severas e no ambiente de radiação do espaço. E com certeza, a equipe foi capaz de acender pequenos LEDs em cada receptor à vontade.

"Até onde sabemos, ninguém jamais demonstrou a transferência de energia sem fio no espaço, mesmo com estruturas rígidas e caras", disse Ali Hajimiri, professor de Engenharia Elétrica e Engenharia Médica de Bren e codiretor da equipe do SSPP. "Estamos fazendo isso com estruturas leves e flexíveis e com nossos próprios circuitos integrados. Esta é a primeira vez."

A unidade MAPLE também possui uma pequena janela através da qual o conjunto de transmissores pode transmitir energia diretamente para a Terra, destinada a uma unidade receptora no telhado de um laboratório de engenharia na Caltech Pasadena. E, novamente, esse experimento foi bem-sucedido; o feixe de energia foi detectado na estação terrestre, no tempo e na frequência esperados e com a mudança de frequência correta prevista com base na distância percorrida.