宇宙で実証された初の無線電力伝送

カリフォルニア工科大学の宇宙太陽光発電実証機は、宇宙での電力の無線伝送により、最初の重要な運用成果をもたらしました。

このような無線伝送は地球上で実証されているが、宇宙での伝送は初めてであり、カリフォルニア工科大学の MAPLE (電力伝送低軌道実験用マイクロ波アレイ) 技術の検証であると考えられている。これは、米国で試験中の 3 つの主要技術の 1 つである。 1月3日に打ち上げられたデモ機。

「これまでに実施した実験を通じて、MAPLE が宇宙の受信機に電力を正常に送信できるという確認を得ました」とカリフォルニア工科大学 (カリフォルニア工科大学) の電気工学および医療工学のブレン教授で共同ディレクターのアリ・ハジミリ氏は述べています。宇宙太陽光発電プロジェクト、MAPLE 機器の開発を主導しました。

さらに同グループは、そのエネルギーを地球に向けるように機器をプログラムすることもできたと付け加えた。これはカリフォルニア工科大学で検出される可能性があり、この機器が宇宙旅行を生き延びてそこで活動できる能力を示しているとのことだ。

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MAPLE は、低コストのシリコン技術を使用して構築されたカスタム電子チップによって駆動される、柔軟で軽量なマイクロ波電力送信機のアレイで構成されており、アレイが目的の場所にエネルギーをビームすることができます。

ビームで放射されるエネルギーの焦点と方向は、性質の干渉を利用して実現される、とプロジェクトチームは説明する。 正確なタイミング制御要素は、電磁波のコヒーレントな追加を使用して、電力を目的の場所に選択的に動的に集中させます。

このデモンストレーションでは、送信機から約 30 cm 離れたところに配置された 2 つの独立した受信機アレイを使用して、エネルギーを受信し、DC 電力に変換し、それを使用して 1 対の LED を点灯します。

これは、各 LED を個別に点灯し、それらの間を前後に移動することによってテストされました。

この機器には、アレイがエネルギーをビームできる小さな窓も含まれており、エネルギーはパサデナにあるカリフォルニア工科大学のキャンパスにある工学研究所の屋上にある受信機によって検出されました。

受信信号は予想された時間と周波数で現れ、軌道からの移動に基づいて予測されたとおり、正しい周波数シフトを持っていました。

もう 1 つの注目すべき点は、実験が密閉されておらず、大規模な装置が受けるであろう広い温度変動や太陽放射など、宇宙の過酷な環境にさらされていることです。

電力送信機が宇宙への打ち上げに耐え、そこで動作できることを実証することに加えて、開発チームは個々の要素の性能を評価する予定であり、このプロセスには約 6 か月かかると考えられています。

送電アンテナは 16 個のグループにクラスター化されており、各グループは個別のチップによって駆動され、より小さなグループの干渉パターンを評価することで、異常を検出して個々のユニットまで追跡できるようになります。

デモンストレーターでの他の 2 つの主な実験は、DOLCE (Deployable on-Orbit UltraLight Composite Experiment) です。DOLCE (Deployable on-Orbit UltraLight Composite Experiment) は、モジュール式宇宙船のアーキテクチャ、パッケージングスキーム、および展開メカニズムを実証するための約 1.8 メートル四方の構造物です。 ALBA は、宇宙環境で最も効果的なセルの種類の評価を可能にする 32 種類の太陽電池のコレクションです。

太陽電池の ALBA テストは進行中ですが、これまでのところ、チームはまだ DOLCE の導入を試みていません。

カリフォルニア工科大学の電力ビーム実証の成功は、同国が一連の小型衛星を軌道上に配備し、2025年までに地球への太陽エネルギーのビーム送信を開始する可能性があることを示唆する日本からの報道のわずか数日後に明らかになった。

この取り組みは、10年以上にわたってこの課題に取り組んできた京都大学教授の篠原直樹氏が主導している。

宇宙太陽光発電競争に参加している他の国には、中国、英国、ヨーロッパが含まれますが、米国の別の取り組みとしては、空軍研究所の宇宙太陽光発電漸進的実証研究プロジェクト (SSPIDR) があり、これは収集用の新しい「サンドイッチ タイル」を開発しています。そして太陽エネルギーを地球にビームします。

サンドイッチタイルのArachneデモンストレーションも2025年に開始される予定だ。

宇宙ベースの太陽光発電には、平均的な原子炉と同様の1GWの電力を供給するために約2kmの範囲のパネルが必要ですが、それを実現するにはまだかなりの技術的および財政的課題を克服する必要があります。