Primera transferencia de energía inalámbrica en y desde el espacio

Un prototipo de energía solar espacial en órbita desde enero ha demostrado su capacidad para transmitir energía de forma inalámbrica en el espacio y transferir energía detectable a la Tierra.

La transferencia de energía inalámbrica fue demostrada por MAPLE, una de las tres tecnologías clave que está probando el Demostrador de energía solar espacial (SSPD-1), el primer prototipo espacial del Proyecto de energía solar espacial (SSPP) de Caltech. SSPP tiene como objetivo recolectar energía solar en el espacio y transmitirla a la superficie de la Tierra.

MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment), consiste en una matriz de transmisores de potencia de microondas livianos y flexibles impulsados por chips electrónicos personalizados que se construyeron utilizando tecnologías de silicio de bajo costo. Utiliza la matriz de transmisores para transmitir la energía a las ubicaciones deseadas.

Para que SSPP sea factible, los conjuntos de transmisión de energía deberán ser livianos para minimizar la cantidad de combustible necesaria para enviarlos al espacio, flexibles para que puedan plegarse en un paquete que pueda transportarse en un cohete y una tecnología de bajo costo en general.

MAPLE fue desarrollado por un equipo de Caltech dirigido por Ali Hajimiri, profesor de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Médica y codirector de SSPP.

"A través de los experimentos que hemos realizado hasta ahora, recibimos la confirmación de que MAPLE puede transmitir energía con éxito a los receptores en el espacio", dice Hajimiri en un comunicado. "También pudimos programar la matriz para dirigir su energía hacia la Tierra, lo que detectamos aquí en Caltech. Por supuesto, la probamos en la Tierra, pero ahora sabemos que puede sobrevivir al viaje al espacio y operar allí".

Usando interferencia constructiva y destructiva entre transmisores individuales, un banco de transmisores de potencia puede cambiar el enfoque y la dirección de la energía que emite, sin partes móviles. El conjunto de transmisores utiliza elementos de control de temporización precisos para enfocar dinámicamente la potencia selectivamente en la ubicación deseada mediante la adición coherente de ondas electromagnéticas. Esto permite que la mayor parte de la energía se transmita al lugar deseado y a ningún otro lugar.

MAPLE cuenta con dos conjuntos de receptores separados ubicados aproximadamente a un pie de distancia del transmisor para recibir la energía, convertirla en electricidad de corriente continua (CC) y usarla para encender un par de LED para demostrar la secuencia completa de transmisión de energía inalámbrica en un distancia en el espacio. MAPLE probó esto en el espacio encendiendo cada LED individualmente y cambiando de uno a otro. El experimento no está sellado, por lo que está sujeto a las duras condiciones ambientales del espacio, incluidas las amplias oscilaciones de temperatura y la radiación solar a las que se enfrentarán algún día las unidades SSPP a gran escala.

"Hasta donde sabemos, nadie ha demostrado nunca la transferencia de energía inalámbrica en el espacio, incluso con estructuras rígidas costosas. Lo estamos haciendo con estructuras livianas flexibles y con nuestros propios circuitos integrados. Esta es la primera vez", dice Hajimiri.