L’aereo spaziale militare statunitense X-37B viene utilizzato per convalidare in volo i modi migliori per raccogliere l’energia solare e la trasmissione di energia dall’orbita terrestre. A metà marzo, l’ultima missione classificata dell’aereo spaziale robotico della US Space Force ha superato i 300 giorni in orbita terrestre.
La maggior parte dei compiti del drone spaziale robotico in questa missione, nota come Orbital Test Vehicle-6 (OTV-6), sono classificate Top Secret. Tuttavia, un pezzo noto di ricerca che il velivolo trasporta è l’esperimento di volo con l’antenna a radiofrequenza fotovoltaica chiamata PRAM-FX.
L’esperimento PRAM-FX
PRAM-FX è un esperimento del Naval Research Laboratory (NRL) che sta studiando la trasformazione dell’energia solare in energia a microonde a radiofrequenza (RF). PRAM-FX è una piastrella quadrata da 30,5 centimetri che raccoglie l’energia solare e la converte in energia RF. Paul Jaffe, leader del portafoglio di prodotti per la trasmissione di energia elettrica e solare spaziale presso NRL, ha affermato che PRAM-FX non trasmette energia a microonde da nessuna parte. Invece, l’esperimento sta misurando le prestazioni della conversione da luce solare a microonde, per verificare come si comporta la PRAM dal punto di vista dell’efficienza e anche dal punto di vista delle prestazioni termiche.
Quel compito nello spazio è relativamente semplice. Ma PRAM-FX è progettata per portare avanti un obiettivo più ambizioso: assorbire l’energia del sole e trasmetterla ad un pianeta Terra sempre più assetato di energia pulita. I risultati preliminari di PRAM-FX a bordo di OTV-6 sono stati pubblicati a Gennaio come parte di un documento di revisione da Jaffe nel Journal of Microwaves dell’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
“Sebbene questi risultati siano preliminari, si confrontano favorevolmente con le prestazioni documentate nei test a terra, che hanno anche dimostrato un’efficienza totale del modulo dell’8%. Man mano che l’esperimento procederà, sarà possibile ottenere un quadro completo delle prestazioni in diverse condizioni di illuminazione e temperatura nell’ambiente spaziale”, sottolinea il documento IEEE (rif.).
Step by Step
L’Air Force Research Laboratory (AFRL) ha sviluppato un importante progetto dimostrativo che mira a trasmettere la potenza raccolta nello spazio alle forze di spedizione sulla Terra. Quel progetto è chiamato Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research (SSPIDR). Come indicato nel documento IEEE, le dimostrazioni di SSPIDR includono esperimenti chiamati Arachne, SPINDLE e SPIRRAL.
“Arachne sarà la prima dimostrazione di trasmissione di energia spazio-terra al mondo di un pannello modulare da solare a RF con misurazione della forma della superficie in situ, per ottimizzare la formazione del raggio. La tecnologia del pannello da solare a RF è progettata per scalare a aperture molto grandi e per supportare la produzione ad alto volume e a basso costo”, si legge nel documento. Arachne dovrebbe volare nel 2024. AFRL ha ricevuto il primo componente hardware di volo della navicella spaziale Arachne da Northrop Grumman lo scorso dicembre.
SPINDLE verificherà la distribuzione in orbita di una versione su scala ridotta del sistema operativo. E SPIRRAL “testerà approcci di gestione termica per garantire un sistema duraturo e ad alte prestazioni”, si legge nel documento. Se tutto andrà secondo i piani, SPIRRAL verrà lanciato nel 2023 come parte della struttura di volo Materials International Space Station Experiment (MISS-E). MISS-E è una piattaforma in orbita di Alpha Space Test and Research Alliance progettata per essere schierata esternamente alla ISS.
Energia illimitata dall’energia solare spaziale
John Mankins è un sostenitore di lunga data della produzione di energia spaziale e autore di “The Case for Space Solar Power”. Ha lavorato alla NASA per 25 anni ed è ora presidente di Artemis Innovation Management Solutions. L’energia solare spaziale ha il potenziale per trasformare il futuro dell’umanità e potrebbe fornire una nuova fonte di energia illimitata e sostenibile ai mercati di tutto il mondo.
“C’è una serie di nuovi attori nella trasmissione di potenza wireless, sia tramite radiofrequenza che laser, negli Stati Uniti e a livello internazionale. La Cina ha appena approvato la formazione di un comitato a livello nazionale sull’energia solare spaziale e la trasmissione di energia wireless, che aumenterà l’importanza del loro già forte programma di ricerca e sviluppo” ha dichiarato Mankins in un intervista.
Mankins indica anche il Regno Unito come la nazione che sta ora esplorando la possibilità di entrare a far parte della comunità internazionale dell’energia solare spaziale e della trasmissione di energia wireless, con un’importante valutazione completata nel gennaio di quest’anno.
Guardando oltre la Terra, nuove applicazioni della trasmissione di energia wireless, stanno emergendo nella pianificazione dell’esplorazione lunare. I depositi di ghiaccio che si trovano esclusivamente in regioni in ombra permanente a temperature intorno a meno 390 gradi Fahrenheit (meno 234 gradi Celsius). “Ma saranno necessari centinaia di kilowatt di potenza per estrarre ed elaborare il ghiaccio d’acqua per produrre materiali utili, come i propellenti. L’alimentazione wireless potrebbe essere la risposta per fornire tale potenza”, ha suggerito Mankins.
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