Des scientifiques envoient de l’énergie solaire sur Terre depuis l’espace pour la première fois
Un prototype d’énergie solaire spatiale a démontré sa capacité à diffuser de l’énergie sans fil dans l’espace et à diriger pour la première fois une quantité détectable d’énergie vers la Terre. L’expérience prouve la viabilité de puiser dans une source d’énergie presque illimitée sous la forme d’énergie du soleil depuis l’espace.
Parce que l’énergie solaire dans l’espace n’est pas soumise à des facteurs tels que le jour et la nuit, l’obscurcissement par les nuages ou les conditions météorologiques sur Terre, elle est toujours disponible. En fait, on estime que les moissonneuses spatiales pourraient potentiellement produire huit fois plus d’énergie que les panneaux solaires à n’importe quel endroit de la surface du globe.
Le transfert de puissance sans fil a été réalisé par le Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE), un réseau d’émetteurs de puissance micro-ondes flexibles et légers, qui est l’un des trois instruments transportés par le Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1 ).
SSPD-1 a été lancé en janvier 2023 dans le cadre du projet d’énergie solaire spatiale (SSPP) du California Institute of Technology (Caltech), dont l’objectif principal est de récolter l’énergie solaire dans l’espace, puis de la transmettre à la surface de la Terre.
En rapport: L’énergie solaire spatiale peut-elle vraiment fonctionner ? Voici les avantages et les inconvénients.
« Grâce aux expériences que nous avons menées jusqu’à présent, nous avons reçu la confirmation que MAPLE peut transmettre de l’énergie avec succès aux récepteurs dans l’espace », a déclaré le codirecteur du projet d’énergie solaire spatiale, le Dr Ali Hajimiri, dit dans un communiqué. « 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. . »
MAPLE a démontré la transmission d’énergie sans fil dans l’espace en envoyant l’énergie d’un émetteur à deux réseaux de récepteurs séparés à environ un pied de distance, où elle a été transformée en électricité. Cela a été utilisé pour allumer une paire de LED.
L’instrument a ensuite transmis de l’énergie à partir d’une minuscule fenêtre installée dans l’unité vers le toit du laboratoire d’ingénierie Gordon et Betty Moore sur le campus de Caltech à Pasadena.
Étant donné que MAPLE n’est pas scellé, l’expérience a également démontré sa capacité à fonctionner dans l’environnement hostile de l’espace tout en étant soumis à de grandes variations de température et à une exposition au rayonnement solaire. Les conditions rencontrées par ce prototype seront bientôt ressenties par les unités SSPP à grande échelle.
« A notre connaissance, personne n’a jamais démontré de transfert d’énergie sans fil dans l’espace, même avec des structures rigides coûteuses », a ajouté Hajimiri. « Nous le faisons avec des structures souples et légères et avec nos propres circuits intégrés. C’est une première ! »
Dans un vidéo de CaltechHajimiri, qui a dirigé le Caltech qui a développé MAPLE, a expliqué comment la transmission sans fil d’énergie à travers l’espace est basée sur un phénomène quantique appelé « interférence ».
L’interférence se produit en raison de la nature ondulatoire de la lumière. Lorsque deux ondes lumineuses se chevauchent, si elles sont en phase, les ondes s’alignent et les pics des ondes se rencontrent et créent un pic plus grand avec une hauteur qui est la somme des deux pics d’origine. C’est ce qu’on appelle une interférence constructive.
Si, toutefois, les ondes lumineuses sont déphasées et se chevauchent alors qu’elles sont mal alignées, un pic peut rencontrer un creux dans l’onde, et les deux sont annulés, un processus connu sous le nom d’interférence destructrice.
« Si vous avez plusieurs sources qui fonctionnent de concert, dans la même phase, vous pouvez en fait diriger l’énergie dans une direction afin qu’elles ne s’additionnent que dans une direction et s’annulent dans toutes les autres directions », a déclaré Hajimiri. « De la même manière qu’une loupe peut focaliser la lumière en un petit point, vous pouvez en fait contrôler le moment de cela de manière à pouvoir concentrer toute cette énergie dans une zone plus petite que la zone avec laquelle vous avez commencé. »
En contrôlant précisément la synchronisation de ce processus, la direction de l’énergie peut être ajustée très rapidement sur une échelle de nanosecondes, et la puissance peut être redirigée vers des récepteurs spatiaux ou même des récepteurs ici sur Terre. Ensemble, cela permet à l’énergie d’être dirigée vers l’emplacement souhaité et nulle part ailleurs, et tout cela peut être fait sans avoir besoin de pièces mécaniques mobiles.
Hajimiri et son équipe évaluent actuellement la performance des unités individuelles qui composent MAPLE. un processus minutieux qui prendra jusqu’à six mois. Cela leur permettra de fournir des commentaires qui guideront le développement de versions entièrement réalisées du système à l’avenir.
Il est prévu que le SSPP consistera à terme en une constellation de vaisseaux spatiaux modulaires collectant la lumière du soleil, la transformant en électricité et la transformant en micro-ondes qui sont ensuite diffusées sur de vastes distances, y compris vers la Terre, où l’énergie est nécessaire. Cela pourrait inclure des régions du globe actuellement mal desservies par les infrastructures énergétiques existantes.
« De la même manière qu’Internet a démocratisé l’accès à l’information, nous espérons que le transfert d’énergie sans fil démocratise l’accès à l’énergie », a conclu Hajimiri. « Aucune infrastructure de transmission d’énergie ne sera nécessaire sur le terrain pour recevoir cette électricité. Cela signifie que nous pouvons envoyer de l’énergie dans des régions éloignées et des zones dévastées par la guerre ou une catastrophe naturelle. »