L’energia solare dallo spazio alla Terra con le microonde

Rappresentazione artistica di irradiazione di energia solare sotto forma di microonde verso installazioni militari e remote. Credito: US Naval Research Laboratory

L’esperimento sull’X37B del Naval Research Laboratory è sicuramente il precursore di una tecnologica da tempo in studio: cattura dell’energia solare fuori dal l’atmosfera con pannelli fotovoltaici geostazionari al massimo rendimento, conversione in microonde e trasmissione a Terra dove una “rectenna” (cioè una antenna munita di raddrizzatore) la trasforma direttamente in inerzia elettrica a corrente continua.

Rendimento attuale: 90%!

Ovviamente, dato l’origine del finanziamento, è ovvio che i risultati andranno a soddisfare quelle necessità militari di avere energia continua anche in posti dove altre fonti non possono arrivare.

Ma è evidente pure la ricaduta civile di questa tecnologia. Un satellite appositamente attrezzato può trasmettere centinaia di kw di potenza elettrica in un posto o in altro, anche distanti migliaia di km. semplicemente spostando l’orientamento dell’antenna.

La novità di questa notizia sta però nel fatto che è la prima volta che trapelano dettagli sulle missioni di questa navetta spaziale autonoma, questo Space Shuttle in miniatura che però è in grado di andarsene in orbita, lavorare per anni e poi tornare da solo quando ha finito.

Commento di Luigi Borghi.

Eccovi l’articolo tratto da spacenews.

L’esperimento dello “spazioplano” militare fa luce sui satelliti solari spaziali

di Leonard David – 4 luglio 2020

Un esperimento lanciato il 17 maggio a bordo dell’X-37B Orbital Test Vehicle-6 della US Air Force si basa su oltre un decennio di lavoro incentrato su un satellite solare spaziale modulare in grado di irradiare energia sulla Terra.

Sviluppato dal US Naval Research Laboratory (NRL) a Washington, l’hardware è chiamato Modulo fotovoltaico per radiofrequenze o, in breve, PRAM.

La PRAM è uno sviluppo del NRL nello sviluppo di moduli “sandwich” in cui un lato riceve energia solare con un pannello fotovoltaico, l’elettronica nel mezzo converte la corrente diretta in microonde e l’altro lato ha un’antenna per trasmettere l’energia a terra.

Il modulo fotovoltaico per antenna a radiofrequenza (PRAM) è un esperimento a bordo dello spazioplano X-37B dell’esercito americano, mostrato qui nel 2017. Credit: U.S. Air Force

Paul Jaffe dell’NRL, responsabile dell’innovazione Power Beaming e Space Solar Portfolio, ha affermato che la PRAM a bordo dell’X-37B non sta stabilendo un vero e proprio collegamento di potenza. Piuttosto, il modulo da 30 centimetri è dedicato alla valutazione della sua capacità di conversione energetica e delle prestazioni termiche del dispositivo in orbita terrestre. Mentre la PRAM genera energia RF, quell’energia non arriva a un’antenna a causa del potenziale di interferenza con altri carichi utili a bordo dell’X-37B, ha detto a SpaceNews.

Consegna dei dati

“Stiamo testando un componente funzionale che farebbe parte di una classe di satelliti ad energia solare che alla fine invierebbe energia dallo spazio alla Terra”, ha detto Jaffe, il principale investigatore della PRAM. “Prevediamo di pubblicare qualcosa tra diversi mesi una volta recuperati alcuni dati e avremo la possibilità di analizzarli”.

Ci saranno consegne regolari di dati dal veicolo che ospita la PRAM, ha affermato Chris DePuma, ingegnere elettronico NRL e responsabile del programma PRAM. “Il vantaggio della loro piattaforma [X-37B] è che non dobbiamo creare il nostro sistema di comunicazione. Raccolgono i nostri dati in un pacchetto che possiamo analizzare.”

Dati i risultati della PRAM, un passo successivo sarebbe la fabbricazione di un sistema completamente funzionale su un veicolo spaziale dedicato per testare la trasmissione di energia sulla Terra che potrebbe potenzialmente aiutare a alimentare installazioni remote come basi operative dirette e aree di risposta alle catastrofi.

Gettare le basi

In un rapporto di ottobre, “Opportunità e sfide per Space Solar per installazioni remote”, un gruppo di studio NRL ha esplorato il concetto di fornire energia a installazioni militari e remote tramite energia solare. Lo studio ha stabilito che permangono significative sfide tecnologiche, economiche, legali, politiche, operative, organizzative e programmatiche irrisolte inerenti allo sviluppo di una capacità solare spaziale dispiegabile.

Tuttavia, a causa della potenziale natura rivoluzionaria dell’energia solare spaziale per le applicazioni terrestri, il team di studio ha raccomandato investimenti in diverse aree critiche, la principale delle quali era la tecnologia del fascio di energia.

L’hardware PRAM è il primo esperimento orbitale progettato per convertire la luce solare per la trasmissione di energia a microonde per i satelliti ad energia solare. Credito: US Naval Research Laboratory
Jaffe ha affermato che permangono questioni aperte con la tecnologia del power beaming e il suo livello di maturità, da cui l’esperimento X-37B. La PRAM è vista come il primo esperimento orbitale progettato per convertire la luce solare per la trasmissione di energia a microonde per i satelliti ad energia solare.

“Puoi certamente fare valere per i satelliti ad energia solare in molte circostanze in cui sarebbe preferibile un collegamento laser, non un collegamento a microonde”, ha detto Jaffe. “Un’applicazione sta ottenendo energia nelle regioni permanentemente in ombra della luna”, ha detto, dove ci si aspetta che l’acqua ghiacciata possa essere trasformata in quantità potabile per sostenere gli equipaggi, oltre a spezzare quella risorsa in componenti del combustibile per missili.

DePuma dell’NRL ha affermato che l’obiettivo principale dell’esperimento PRAM sull’X-37B è gettare le basi per dimostrare che il concetto funziona e non mancano problemi importanti.

“Il motivo dietro l’architettura del modulo sandwich è di modulare il sistema satellitare spaziale solare. È possibile inviare alcuni componenti alla volta e assemblarli in orbita. Si costruisce una struttura molto grande con più piccoli lanci”, ha detto DePuma. “È un buon modo per avvicinarsi ai sistemi più grandi.

Link all’articolo 

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

dodici + tredici =