Китайські вчені зробили прорив у бездротовій передачі енергії з космосу

ПРИВІТ МИ З УКРАЇНИ!

Ще наприкінці 2021 року мені вдалося знайти і опублікувати у новинах журналу “Винахідник і раціоналізатор” інформацію про американську систему передачі сонячної енергії з космосу на Землю. Ця система перетворювала сонячне світло в радіочастотну енергію в легкій та масштабований архітектурі.
Це був значний крок уперед у розробці технологічних елементів програми Arachne.

У той самий час свою систему виробітку сонячної енергії на орбіті проектували і розробляли у піднебесній. За словами головного конструктора системи, для цього потрібно до сотні запусків надважкої ракети-носія “Чанчжен-9”. Площа передбачуваної станції – близько одного квадратного кілометра. Отриману енергію передбачалось передавати на Землю за допомогою мікрохвиль або лазерів.

На той час це була інформація без ніякої конкретики. І ось майже через п’ять років Китайські вчені вперше у світі продемонстрували систему бездротової передачі потужності декільком цілям, що рухаються одночасно.

Наземний прототип передав 1180 Вт на відстань понад 100 метрів з ефективністю перетворення постійного струму на постійний 20,8%, а мікрохвильовий промінь залишався сфокусованим з точністю 88%. Це важливий крок до створення орбітальних “бездротових зарядних станцій”, які живитимуть супутники і, в перспективі, передаватиме енергію з космосу на Землю.

Цей прорив наближає давно уявну концепцію орбітальних «бездротових зарядних станцій» до реальності.

Космічна сонячна енергетика широко розглядається як перспективне рішення для чистої енергії майбутнього. На орбіті, вільній від атмосферних перешкод та циклу дня і ночі, такі системи можуть безперервно збирати сонячне світло. Однак, оскільки прокладання фізичних кабелів до Землі або між космічними апаратами неможливе, вчені повинні покладатися на бездротову передачу енергії за допомогою мікрохвиль.

Фахівці із Сіаньського університету налагодили цей цикл повністю, включаючи конфігурацію «один передавач – багато рухливих приймачів». Цей процес перетворює електроенергію на мікрохвилі, випромінює їх на величезні відстані, а потім після прибуття перетворює їх назад на придатну для використання електроенергію постійного струму.

Наразі багато малих супутників на низькій навколоземній орбіті можуть генерувати енергію лише близько 60 хвилин протягом кожного 96-хвилинного вильоту. Решту часу вони залишаються в тіні Землі та повністю покладаються на бортові акумулятори. Космічна мережа зарядки зменшить цю залежність від окремих сонячних панелей, дозволяючи супутникам заряджатися на орбіті.

Щоб досягти цього, команда вчених у 2014 році запропонувала конструкцію OMEGA, яка використовує унікальні сферичні принципи для концентрації сонячного світла. У червні 2022 року команда створила те, що вона описала як першу у світі повноцінну наземну систему валідації, успішно протестувавши кожен етап процесу — від захоплення сонячного світла та перетворення його на електрику до перетворення електрики на мікрохвилі, їх передачі перед перетворенням назад на електрику на землі.

Найновіша розробка команди, що отримала назву Distributed OMEGA, вирішує складну інженерну задачу побудови та обслуговування масивних енергетичних мереж у космосі. Зосереджуючись на модульності, система використовує стандартизовані, незалежні компоненти, які можна збирати або замінювати на орбіті, як будівельні блоки.

Дані нещодавніх випробувань показали значне покращення продуктивності порівняно з базовим рівнем 2022 року. На відстані понад 100 метрів система досягла ефективності передачі постійного струму на 20,8 відсотка, порівняно з 15,05 відсотка у 2022 році. Ефективність збору променя досягла 88,0 відсотка, що гарантувало, що промінь мікрохвильової енергії залишався чітко сфокусованим на своїй цілі.

Найважливіше те, що команда також вирішила проблему точності відстеження, необхідної для живлення рухомих об’єктів. У симульованому випробуванні дрон, що летів зі швидкістю 30 кілометрів на годину, успішно отримав стабільні 143 вати потужності з відстані 30 метрів. Ця здатність вважається важливою для космічних застосувань, де супутники та орбітальні станції постійно рухаються одна відносно одної.

Експертна група, організована Центром трансферу технологій провінції Шеньсі, оцінила проєкт і дійшла висновку, що результати досягли провідного світового рівня з широкими перспективами для інженерного та промислового застосування.

Цей прорив бездротовій передачі енергії з космосу відбувається у стратегічно важливий час, оскільки 15-й п’ятирічний план Китаю (2026-30) робить сильний акцент на використанні космічних ресурсів. Згідно з довгостроковою дорожньою картою проекту, команда планує провести верифікаційні випробування технологій на низькій навколоземній орбіті протягом періоду дії плану. Потім вона має на меті провести орбітальні випробування потужністю мегават приблизно до 2030 року, з кінцевою метою побудувати комерційну космічну сонячну електростанцію потужністю гігават до 2050 року для передачі чистої енергії безпосередньо на Землю.

Джерело: Сhinadaily

Дякую, що залишаєтеся зі мною. Вам подобаються мої статті? Бажаєте бачити більше цікавих матеріалів?😌 Підтримайте мене, залишайте коментар або лайк і порекомендуйте знайомим.✍ Ви допоможите мені досягти  встановлену ціль – щоденне відвідування на сайті 1000 чоловік.