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カリフォルニア工科大学のチームは、世界初の宇宙ベースの無線電力伝送と、初めて検出可能なレベルの電力が地球に送信されたことを祝っています。 宇宙太陽光発電プロジェクト (SSPP) は、巨大な軌道上のクリーン エネルギー資源を解放することを目指しています。

宇宙ベースの太陽光発電は、地球のクリーン エネルギー問題の多くを解決できる可能性があります。 軌道上に設置された太陽光発電システムは、24 時間年中無休で太陽光を収集でき、大気や気象条件に影響されずに太陽光を得ることができます。 理論的には、宇宙での太陽光発電の可能性は、地球上のソーラーパネルよりも平方メートルあたり8倍優れています。

このように、いくつかの信じられないほど困難な課題にもかかわらず、いくつかのグループが物事を始めようとしています。 その 1 つは、昨年 10 月にこの軌道プロトタイプが打ち上げられる直前に指摘したように、使用可能な配列のサイズです。 商業的に関連する宇宙太陽電池アレイの最終的なサイズは約 3.5 平方マイル (9 平方キロメートル) になる可能性があり、同様に巨大な受信機アレイが地上に設置され、地表に送信されたエネルギーを捕捉します。

これには、カリフォルニア工科大学のチームが取り組んでいる賢い超軽量の自己展開モジュラーアレイを使用したとしても、最大 39 回の宇宙打ち上げが必要になる可能性があります。 これには一連のモジュールが搭載されており、打ち上げ時にはそれぞれ約 1 立方メートル (約 35 立方フィート) ですが、片面に太陽電池とワイヤレス給電を備え、一辺約 50 メートル (164 フィート) の巨大な平らな正方形に広げることができます。もう一方の送信機。

もちろん、昨年このプロジェクトについて書いたときに議論したように、宇宙打ち上げは安くないため、経済性も同様に難しくなり、エネルギー均等化コスト（LCoE）はkWhあたり1〜2米ドルになると予測されています。米国の電力小売価格のほぼ6倍です。

それにもかかわらず、このプロジェクトは、アーバイン社会長ドナルド・ブレン氏からの1億米ドル以上の寄付に支えられ、全力で進んでいる。 そして今回、第1段階の軌道上プロトタイプ試験の結果を発表した。

重量 50 kg (110 ポンド) の宇宙太陽光発電実証機 (SSPD-1) は、今年 1 月 3 日に Momentus Vigoride 宇宙船に搭載され、SpaceX ロケットによって低軌道に送られました。 これは 3 つのシステムをテストするように設計されました。DOLCE モジュールは、SSPP チームが大規模なアレイで使用したいと考えている軽量の折り畳み可能な構造の設計と展開メカニズムをテストするように設計されました。 それはまだ始まっていません。 ALBA モジュールは、さまざまな太陽電池設計をテストして、どれが宇宙で最も効果的であるかを確認するためにそこにあり、これらのテストは現在も進行中です。

そして、MAPLE (電力伝送低軌道実験用マイクロ波アレイ) モジュールは、太陽エネルギーを取得して地球に送り返すワイヤレス電力ビーム技術の初期段階の検証のみを目的として設計され、正確に地表の受信局に向けられました。送信機に可動部品がありません。

この MAPLE テスト シーケンスの一部には、送信機アレイからわずか約 1 フィート (約 30cm) 離れた 2 つの異なる受信機アレイに電力を送信する短距離パワー ビーム デモンストレーションが含まれていました。 これは、宇宙の過酷な温度と放射線環境において、チームのビームステアリング技術（位相操作と波間の建設的/破壊的干渉のみを使用してビームを正確に方向付ける）を検証する機会でした。 そして案の定、チームは各受信機の小さな LED を自由に点灯させることができました。

「私たちの知る限り、たとえ高価な剛構造であっても、宇宙でのワイヤレスエネルギー伝送を実証した人は誰もいません」とブレンの電気工学および医用工学教授でありSSPPチームの共同ディレクターであるアリ・ハジミリ氏は述べた。 「私たちは柔軟な軽量構造と独自の集積回路を使ってこれを実現しています。これは初めてのことです。」

MAPLE ユニットには小さな窓もあり、送信機アレイはそこを通してカリフォルニア工科大学パサデナの工学研究所の屋上にある受信機ユニットに向けてエネルギーを地球に直接ビームすることができました。 そして再び、この実験は成功しました。 パワービームは地上局で、予想された時間と周波数で、移動距離に基づいて予測された正しい周波数シフトで検出されました。

これは有用なパワー量ではありませんでしたが、長距離にわたって正確にパワービームをターゲットにするチームの能力を検証し、関連するギアが軌道までの旅行に耐えられることを確認しました。

「柔軟な送電アレイは、軌道に到達すると展開する帆のようなソーラーパネル群というカリフォルニア工科大学のビジョンの現在の設計に不可欠です」と航空宇宙・土木工学の教授で共同ディレクターのセルジオ・ペレグリノ氏、ジョイス氏、ケント・クレサ氏は述べた。 SSPPの。

「インターネットが情報へのアクセスを民主化したのと同じように、無線エネルギー伝送によってエネルギーへのアクセスが民主化されることを願っています」とハジミリ氏は続けた。 「この電力を受け取るために地上にエネルギー伝送インフラは必要ありません。つまり、遠隔地や戦争や自然災害で荒廃した地域にエネルギーを送ることができるのです。」

したがって、宇宙ベースの太陽電池アレイの技術は確実に順調に進んでいます。 前述したように、商業環境におけるこのようなプロジェクトの経済状況は必ずしもバラ色とは言えませんが、優れた経営者がどのようなトリックを使って形勢を逆転できるかは誰にもわかりません。 確かに注目すべき魅力的なプロジェクトです。

出典: カリフォルニア工科大学