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Un prototype révolutionnaire d'énergie solaire spatiale développé par le Space Solar Power Project (SSPP) de Caltech a franchi une étape importante, démontrant avec succès la transmission d'énergie sans fil dans l'espace pour la première fois. Nommé Space Solar Power Demonstrator-1 (SSPD-1), le prototype utilise le Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE) pour transmettre sans fil l'énergie de l'espace à la Terre, exploitant le potentiel des panneaux solaires dans l'espace. énergie solaire. Cette réalisation remarquable nous rapproche de la réalisation de l'énergie solaire spatiale en tant que source d'énergie fiable et abondante.

Space Solar Power représente une solution transformatrice capable d'exploiter une énergie solaire pratiquement illimitée dans l'espace grâce à des satellites solaires. Libre des contraintes terrestres telles que les cycles jour-nuit, les saisons ou la couverture nuageuse, cette technologie de pointe est sur le point de révolutionner l'accès mondial à l'énergie, en fournissant une source d'énergie renouvelable constante et abondante. La technologie pourrait fournir des gigawatts d'énergie depuis l'espace. Surtout, il tient la promesse de démocratiser l'accès à l'énergie, en étendant les avantages aux régions éloignées et aux zones touchées par des guerres ou des catastrophes naturelles.

Le SSPD-1 est un projet complet englobant trois expériences clés : MAPLE, DOLCE et ALBA. MAPLE se concentre sur la transmission d'énergie sans fil, DOLCE démontre l'architecture et les mécanismes de déploiement d'engins spatiaux modulaires, et ALBA évalue l'efficacité de différentes cellules photovoltaïques dans l'environnement spatial exigeant.

« La démonstration du transfert d'énergie sans fil dans l'espace à l'aide de structures légères est une étape importante vers l'énergie solaire spatiale et un large accès à celle-ci à l'échelle mondiale », déclare Harry Atwater, Otis Booth Leadership Chair of Division of Engineering and Applied Science ; professeur Howard Hughes de physique appliquée et de science des matériaux; directeur de la Liquid Sunlight Alliance; et l'un des principaux chercheurs du projet. Des panneaux solaires sont déjà utilisés dans l'espace pour alimenter la Station spatiale internationale, par exemple, mais pour lancer et déployer des réseaux suffisamment grands pour alimenter la Terre, SSPP doit concevoir et créer des systèmes de transfert d'énergie solaire ultra-légers, bon marché, et souple.

MAPLE se concentre sur la transmission d'énergie sans fil, un élément crucial dans le projet d'énergie solaire spatiale.

Développé par une équipe dirigée par Ali Hajimiri, MAPLE est une expérience clé au sein de SSPD-1, consistant en un ensemble d'émetteurs de puissance micro-ondes légers et flexibles pilotés par des puces électroniques personnalisées. La conception de MAPLE est délibérément légère, flexible et rentable, soulignant la faisabilité économique de l'énergie solaire spatiale et l'idée d'énergie renouvelable à partir de l'espace. Le prototype a déjà montré sa capacité à transmettre avec succès de la puissance à des récepteurs dans l'espace et à diriger son énergie vers la Terre.

"Grâce aux expériences que nous avons menées jusqu'à présent, nous avons reçu la confirmation que MAPLE peut transmettre avec succès de l'énergie à des récepteurs dans l'espace", a déclaré Hajimiri. "Nous avons également pu programmer le réseau pour qu'il dirige son énergie vers la Terre, ce que nous avons détecté ici à Caltech. Nous l'avions bien sûr testé sur Terre, mais nous savons maintenant qu'il peut survivre au voyage dans l'espace et y fonctionner. ."

Dans le cadre du projet SSPD-1, DOLCE sert d'expérience cruciale présentant le schéma d'emballage et les mécanismes de déploiement des engins spatiaux modulaires. ALBA, une autre expérience importante, consiste à tester 32 types différents de cellules photovoltaïques dans un environnement spatial difficile. Cette évaluation vise à identifier les cellules les plus efficaces pour les futurs systèmes solaires spatiaux.

Le vaisseau spatial Momentus Vigoride a joué un rôle déterminant dans le projet SSPD-1, permettant le transport des prototypes dans l'espace. Lancé à bord d'une fusée SpaceX lors de la mission Transporter-6, ce vaisseau spatial a offert un soutien essentiel à Caltech en fournissant des services de données, de communication et de télémétrie, assurant ainsi les performances optimales des prototypes.

Utilisant un système sophistiqué d'interférences constructives et destructives entre les émetteurs individuels, le système MAPLE peut déplacer le foyer et la direction de l'énergie transmise sans pièces mobiles. Cette précision permet à la majorité de l'énergie d'être transmise précisément là où elle est nécessaire.

MAPLE comprend deux réseaux de récepteurs séparés situés près de l'émetteur pour recevoir l'énergie transmise, la convertir en électricité à courant continu (CC) et alimenter des LED, démontrant la transmission d'énergie sans fil dans l'espace. L'expérience a détecté avec succès l'énergie transmise sur Terre, validant son efficacité dans des conditions réelles.

« À notre connaissance, personne n'a jamais démontré de transfert d'énergie sans fil dans l'espace, même avec des structures rigides coûteuses. Nous le faisons avec des structures légères flexibles et avec nos propres circuits intégrés. C'est une première », déclare Hajimiri.

L'énergie solaire spatiale représente non seulement une avancée technologique, mais aussi un outil important dans notre lutte contre le changement climatique. En exploitant l'énergie solaire pratiquement illimitée dans l'espace, nous pouvons réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et ainsi réduire considérablement les émissions de carbone. Cette transition vers les énergies renouvelables est essentielle pour atténuer les effets du changement climatique.

De plus, l'énergie solaire spatiale, contrairement aux sources d'énergie renouvelables terrestres, ne dépend pas des variations météorologiques ou saisonnières, fournissant une source stable et continue d'énergie propre. Le déploiement réussi de systèmes spatiaux d'énergie solaire pourrait donc apporter une contribution substantielle aux efforts mondiaux de transition vers des économies durables à faibles émissions de carbone.

Space Solar Power offre une solution prometteuse pour exploiter l'énergie solaire abondante dans l'espace sans les limitations des cycles jour et nuit, des saisons et de la couverture nuageuse. Le SSPP envisage de déployer une constellation de vaisseaux spatiaux modulaires qui collectent la lumière du soleil à travers des panneaux solaires, la convertissent en électricité et la transmettent sans fil sous forme de micro-ondes sur de grandes distances. Cette technologie pourrait nettement surpasser les panneaux solaires traditionnels sur Terre.

Bien que la démonstration réussie de MAPLE sur la transmission d'énergie sans fil dans l'espace soit une réalisation révolutionnaire, d'autres recherches sont nécessaires pour résoudre les irrégularités potentielles au sein du système. Des évaluations continues des éléments individuels du système aideront à identifier et à corriger tout problème, fournissant des informations précieuses pour le développement de futurs systèmes d'énergie solaire spatiaux. L'équipe de Caltech reste dédiée à l'amélioration de la technologie et à l'amélioration de son efficacité, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle génération d'énergie solaire spatiale.