一个太空太阳能原型机已经证明了其通过太空无线传输能量的能力，并首次将可检测量的能量导向地球。这项实验证明了利用近乎无限的太空太阳能供应的可行性。
由于太空中的太阳能不受白天和黑夜、云层遮挡或地球天气等因素的影响，因此它始终可用。事实上，据估计，天基收集器可能比地球表面任何位置的太阳能电池板产生多达八倍的电力。
无线电力传输是由微波功率传输低轨道实验 (MAPLE) 实现的，MAPLE 是一个灵活轻便的微波功率发射器阵列，它是太空太阳能演示器 (SSPD-1) 搭载的三个仪器之一。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
SSPD-1 于 2023 年 1 月发射，是加州理工学院 (Caltech) 太空太阳能项目 (SSPP) 的一部分，该项目的主要目标是在太空收集太阳能，然后将其传输到地球表面。
相关报道：太空太阳能真的可行吗？以下是优点和缺点。
太空太阳能项目联合主任 Ali Hajimiri 博士在一份声明中说：“通过我们迄今为止进行的实验，我们收到了确认，MAPLE 可以成功地将电力传输到太空中的接收器。” “我们也能够对阵列进行编程，使其将能量导向地球，我们在加州理工学院这里检测到了这一点。我们当然已经在地球上对其进行了测试，但现在我们知道它可以经受住太空之旅并在那里运行。”
MAPLE 通过将能量从发射器发送到大约一英尺外的两个独立接收器阵列，演示了通过太空无线传输能量，能量在接收器阵列中被转化为电力。这被用来点亮一对 LED。
然后，该仪器将能量从安装在装置上的一个小窗口发射到帕萨迪纳加州理工学院校区戈登和贝蒂·摩尔工程实验室的屋顶。
由于 MAPLE 不是密封的，该实验还证明了其在恶劣的太空环境中，在经受剧烈的温度波动和暴露于太阳辐射的情况下运行的能力。这种原型机所经历的条件很快将被大规模的 SSPP 装置感受到。
Hajimiri 补充说：“据我们所知，即使使用昂贵的刚性结构，也从未有人演示过太空中的无线能量传输。” “我们正在使用灵活、轻便的结构以及我们自己的集成电路来实现这一点。这是第一次！”
在加州理工学院的视频中，领导开发 MAPLE 的加州理工学院的 Hajimiri 解释了通过太空无线传输能量是如何基于称为“干涉”的量子现象的。
干涉是由于光的波动性而产生的。当两个光波重叠时，如果它们同相，则波对齐，波峰相遇并产生更大的波峰，其高度是两个原始波峰的总和。这称为相长干涉。
但是，如果光波异相并且在未对齐的情况下重叠，则波峰可能会遇到波谷，两者都会被抵消，这个过程称为相消干涉。
Hajimiri 说：“如果您有多个同相协同工作的源，您实际上可以将能量导向一个方向，这样它们都只会朝一个方向叠加，并且会在所有其他方向上相互抵消。” “就像放大镜可以将光聚焦到一个小点一样，您实际上可以控制这个过程的 timing，从而将所有能量聚焦到比您开始的区域更小的区域。”
通过精确控制这个过程的 timing，能量的方向可以在纳秒级的时间尺度上非常快速地调整，并且可以将电力重定向到天基接收器，甚至地球上的接收器。总之，这使得能量可以被导向到所需的位置，而不会导向到其他任何地方，并且所有这些都可以在不需要任何移动机械部件的情况下完成。
Hajimiri 和他的团队现在正在评估构成 MAPLE 的各个单元的性能。这是一个细致的过程，将需要长达六个月的时间才能完成。这将使他们能够提供反馈，从而指导未来完全实现的系统版本的开发。
计划 SSPP 最终将由一个模块化航天器星座组成，该星座收集阳光，将其转化为电力，然后将其转化为微波，然后将微波远距离发射，包括返回地球，在那里需要能量。这可能包括目前能源基础设施服务欠佳的全球区域。
Hajimiri 总结道：“正如互联网普及了信息访问一样，我们希望无线能量传输能够普及能源访问。” “地面上将不需要任何能量传输基础设施来接收这种电力。这意味着我们可以将能量发送到偏远地区以及遭受战争或自然灾害破坏的地区。”
版权所有 2023 年 Space.com，Future 公司。保留所有权利。未经许可，不得发布、广播、改写或重新分发此材料。