Equipe da Caltech consegue transferência de energia sem fio no espaço

Mar 27, 2023

Crédito da imagem: Caltech

Pela equipe editorial da E&T

Publicado segunda-feira, 5 de junho de 2023

O demonstrador de energia solar espacial da Caltech demonstrou sua capacidade de transmitir energia sem fio no espaço e transmitir energia detectável para a Terra pela primeira vez.

A conquista foi feita pelo MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment), um conjunto de transmissores de potência de micro-ondas leves e flexíveis com controle de tempo preciso.

O MAPLE é um dos três experimentos realizados pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) como parte de seu Projeto de Energia Solar Espacial (SSPP), um plano ambicioso para implantar uma constelação de painéis solares espaciais que poderiam coletar energia solar no espaço e transmitir a energia de volta à Terra.

"Através dos experimentos que realizamos até agora, recebemos a confirmação de que o MAPLE pode transmitir energia com sucesso para receptores no espaço", disse Ali Hajimiri, professor de Engenharia Elétrica e Engenharia Médica de Bren e co-diretor do SSPP.

"Também conseguimos programar a matriz para direcionar sua energia para a Terra, que detectamos aqui no Caltech. Tínhamos, é claro, testado na Terra, mas agora sabemos que ela pode sobreviver à viagem ao espaço e operar lá. ."

Foto do espaço do interior do MAPLE, com a matriz de transmissão à direita e os receptores à esquerda. /SSPP

Crédito da imagem: SSPP

A MAPLE usa interferência construtiva e destrutiva entre transmissores individuais, para mudar o foco e a direção da energia que irradia - sem nenhuma parte móvel. Ele também conta com elementos precisos de controle de tempo para permitir que a maior parte da energia seja transmitida para o local desejado e para nenhum outro lugar.

O MAPLE possui duas matrizes de receptores separadas localizadas a cerca de 30 cm de distância do transmissor. Essas matrizes recebem a energia, convertem-na em eletricidade de corrente contínua (CC) e a usam para acender um par de LEDs para demonstrar a sequência completa da transmissão de energia sem fio à distância no espaço.

Os pesquisadores testaram essa tecnologia no espaço, acendendo cada LED individualmente e alternando entre eles.

A energia transmitida pelo MAPLE foi detectada por um receptor no telhado do Gordon and Betty Moore Laboratory of Engineering no campus da Caltech em Pasadena. O sinal recebido apareceu no tempo e na frequência esperados e teve a mudança de frequência correta conforme previsto com base em sua viagem desde a órbita.

"Até onde sabemos, ninguém jamais demonstrou a transferência de energia sem fio no espaço, mesmo com estruturas rígidas caras. Estamos fazendo isso com estruturas leves e flexíveis e com nossos próprios circuitos integrados. Esta é a primeira vez", disse Hajimiri.

Os satélites em órbita geossíncrona recebem a luz do sol por mais de 99% do tempo – já que não estão sujeitos aos ciclos de um dia e às mudanças climáticas – e com uma intensidade muito maior do que os painéis solares na Terra, tornando-os muito mais eficientes fonte de energia.

Por esse motivo, a energia solar espacial pode permitir que os cientistas aproveitem um suprimento praticamente ilimitado de energia solar.

Quando concluído, o SSPP poderá implantar uma constelação de espaçonaves modulares que coletam a luz do sol, a transformam em eletricidade e a convertem em micro-ondas que serão transmitidas sem fio por longas distâncias para onde for necessário – incluindo locais que atualmente não têm acesso a energia confiável .

“As matrizes flexíveis de transmissão de energia são essenciais para o projeto atual da visão da Caltech para uma constelação de painéis solares semelhantes a velas que se desenrolam assim que atingem a órbita”, disse Sergio Pellegrino, professor de Joyce e Kent Kresa de engenharia aeroespacial e civil e codiretor da SSPP.

"Da mesma forma que a internet democratizou o acesso à informação, esperamos que a transferência de energia sem fio democratize o acesso à energia", disse Hajimiri. "Nenhuma infraestrutura de transmissão de energia será necessária no solo para receber essa energia. Isso significa que podemos enviar energia para regiões remotas e áreas devastadas por guerras ou desastres naturais."