Raum

SSPP/Caltech

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Forschern des California Institute of Technology (Caltech) ist es gelungen, die drahtlose Energieübertragung im Weltraum zu demonstrieren. Die erste Demonstration ihrer Art fand an Bord des Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1) statt, der Anfang Januar dieses Jahres gestartet wurde.

Weltraumgestützte Solarenergie ist die nächste Grenze bei der Nutzung erneuerbarer Energien. Die Forschung auf diesem Gebiet wird seit Jahrzehnten betrieben und verspricht, den Energiesektor zu revolutionieren, indem Solarenergie praktisch überall auf der Welt verfügbar gemacht wird.

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Ali Hajimiri, Professor für Elektrotechnik am Caltech, initiierte das Space Solar Power Project (SSPP), um Sonnenenergie im Weltraum zu gewinnen und zur Erde zurückzuleiten. Im Rahmen des Projekts wurde am 3. Januar dieses Jahres der 50 kg schwere Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1) an Bord einer SpaceX-Rakete gestartet und konnte bereits erste Erfolge vermelden.

Damit weltraumgestützte Solarenergie realisierbar ist, mussten die Forscher zunächst nachweisen, dass eine Solaranlage kostengünstig im Weltraum eingesetzt werden kann. Zu diesem Zweck entwickelten sie das Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment, kurz MAPLE, eines der drei Experimente an Bord der SSPD-1.

MAPLE besteht aus leichten und flexiblen Leistungssendern, die von kundenspezifischen elektronischen Chips gesteuert werden, aber mit kostengünstigen Siliziumtechnologien hergestellt werden. Die Flexibilität der Anordnung ermöglicht es, sie zusammenzufalten, um sie mit einer Rakete zu starten, und ihr geringes Gewicht reduziert den Treibstoffbedarf, der für den Einsatz im Weltraum benötigt wird.

Während SSPD-1 MAPLE erfolgreich im Weltraum einsetzen konnte, war der eigentliche Test des Experiments die Fähigkeit, Solarenergie zu gewinnen und zu übertragen.

MAPLE nutzte Interferenzen zwischen Sendern, um den Fokus und die Richtung der Energie zu verschieben, wodurch bewegliche Teile überflüssig wurden. Durch die kohärente Addition elektromagnetischer Wellen konnten die Forscher die Leistung des Senderarrays dynamisch auf einen gewünschten Ort fokussieren.

MAPLE besteht aus zwei Empfängerarrays, die etwa 30 cm vom Sender entfernt angeordnet sind. Den Forschern gelang es, ein Paar LEDs, die einzeln mit diesen Empfängern verbunden waren, zum Leuchten zu bringen und zwischen ihnen umzuschalten, um die Energieübertragung im Weltraum zu demonstrieren. Da das Experiment nicht versiegelt war, zeigte es auch, dass es in den rauen Umgebungen des Weltraums, einschließlich Temperaturschwankungen und Sonneneinstrahlung, funktionieren könnte, heißt es in der Pressemitteilung.

MAPLE verfügte außerdem über ein kleines Fenster, durch das es die gesammelte Sonnenenergie zurück zur Erde strahlen konnte. Dies wurde von einem Empfänger auf dem Dach des Caltech-Campus in Pasadena entdeckt.

Die Forscher werden nun die Leistung einzelner Elemente des Experiments bewerten, um Erkenntnisse zu gewinnen, die ihnen beim Aufbau der nächsten Generation von SSPD helfen. Beim SSPD-1 gibt es zwei weitere Experimente, die noch nicht abgeschlossen sind und deren Ergebnisse in den kommenden Monaten erwartet werden.