Điều gì vừa xảy ra? Cuộc chạy đua toàn cầu để truyền trực tiếp năng lượng mặt trời từ không gian đến Trái đất đang diễn ra gay gắt và các nhà khoa học của Caltech dường như đã ghi được bàn thắng đầu tiên. SSPD-1 đã thu hoạch thành công năng lượng mặt trời trong không gian, truyền không dây ở khoảng cách gần và sau đó “thắp sáng” một cảm biến trên bề mặt Trái đất.
Khả năng thu hoạch năng lượng mặt trời trong không gian là một trong những mục tiêu được tìm kiếm nhiều nhất để giải quyết nhiều vấn đề về năng lượng mà chúng ta gặp phải trên Trái đất. Về mặt lý thuyết, một hạm đội vệ tinh quay quanh quỹ đạo có thể cung cấp nguồn năng lượng điện từ sạch vô tận, nhưng công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn nguyên mẫu ngay cả đối với những dự án tiên tiến nhất như Dự án Năng lượng Mặt trời Không gian của Caltech (SSPP).
Giờ đây, các nhà khoa học tại viện nghiên cứu California tuyên bố họ đã có thể truyền năng lượng mặt trời không dây trong không gian. Nhóm SSPP của Caltech đã thử nghiệm nguyên mẫu Trình diễn Năng lượng Mặt trời Không gian (SSPD-1) được phóng lên quỹ đạo vào tháng 1 và họ đã có thể trình diễn thành công thí nghiệm MAPLE để thu và truyền năng lượng.
MAPLE, viết tắt của Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment, là một trong ba thí nghiệm chính trên nguyên mẫu SSPD-1. Thiết bị này được cung cấp một loạt các máy phát năng lượng vi sóng nhẹ, linh hoạt, được điều khiển bởi các vi mạch được chế tạo tùy chỉnh dựa trên công nghệ silicon giá rẻ. Mảng có thể chiếu và hướng năng lượng đến các vị trí mong muốn, Caltech nóitrong khi thiết kế linh hoạt đã được áp dụng để giảm thiểu lượng nhiên liệu cần thiết để đưa vệ tinh vào không gian.
MAPLE bao gồm hai mảng máy thu riêng biệt được lắp đặt cách máy phát một bước chân, được sử dụng để nhận năng lượng thu được, chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều (DC) và cuối cùng thắp sáng một cặp đèn LED để cho biết quá trình truyền năng lượng không dây đang hoạt động như dự định. Các nhà khoa học của Caltech cho biết: “Chưa ai chứng minh được việc truyền năng lượng không dây trong không gian ngay cả với các cấu trúc cứng nhắc đắt tiền,” và hiện nhóm SSPP đang thực hiện điều đó với các mạch tích hợp của riêng họ.
Phần cuối cùng của thí nghiệm MAPLE là một cửa sổ nhỏ mà qua đó mảng có thể truyền năng lượng tới Trái đất. Các nhà nghiên cứu của Caltech đã lắp đặt một máy thu trên nóc Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Gordon và Betty Moore trong khuôn viên trường đại học và họ có thể phát hiện ra chùm tia truyền từ không gian. Nhóm SSPP cho biết các mảng truyền năng lượng linh hoạt là điều cần thiết nếu họ muốn đạt được tầm nhìn về một chòm sao các tấm pin mặt trời giống như cánh buồm sẽ bung ra khi chúng đạt đến quỹ đạo.
Theo đồng giám đốc SSPP Ali Hajimiri, truyền năng lượng không dây (từ không gian) có khả năng dân chủ hóa hiệu quả việc tiếp cận năng lượng. Hajimiri cho biết, không cần cơ sở hạ tầng truyền năng lượng trên mặt đất để nhận được năng lượng này, điều đó có nghĩa là một hạm đội vệ tinh có thể “gửi năng lượng đến các vùng xa xôi và các khu vực bị chiến tranh hoặc thiên tai tàn phá” – bất kể điều kiện thời tiết hay ánh sáng ban ngày.
Bên cạnh MAPLE, nguyên mẫu SSPD-1 bao gồm hai thí nghiệm khác vẫn đang chờ thời điểm để tỏa sáng: DOLCE (Thí nghiệm tổng hợp siêu nhẹ có thể triển khai trên quỹ đạo) là một cấu trúc 6 feet x 6 feet được thiết kế để thể hiện “kiến trúc, sơ đồ đóng gói, và cơ chế triển khai” của tàu vũ trụ mô-đun; ALBA là tập hợp của 32 loại tế bào quang điện khác nhau giúp xác định loại tế bào nào có thể chịu đựng tốt nhất các điều kiện khắc nghiệt ngoài không gian mà không làm giảm hiệu suất của chúng.