Исследовательская лаборатория ВВС США заключила с американской компанией Northrop Grumman контракт на проведение исследований и разработку оборудования, которое позволит реализовать систему беспроводной передачи энергии с космических аппаратов. Согласно сообщению лаборатории, проект получил название SSPIDR (Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research, пошаговые исследования и демонстрация способов передачи солнечной энергии).
Отметим, что военным периодически приходится действовать в труднодоступных районах, где организация обеспечения крайне затруднена. При этом временные базы или аванпосты требуют источников энергии для подзарядки портативного оборудования, питания систем связи и наблюдения. Для этих целей можно использовать мобильные генераторы, однако их не всегда бывает возможно доставить на место в короткие сроки. Проект SSPIDR, как предполагается, позволит решить эту проблему.
Конечной целью проекта является создание космического аппарата, оборудованного высокоэффективными солнечными панелями. С их помощью солнечная энергия будет преобразовываться в радиоволновое излучение и передаваться на Землю, где будут установлены системы приема этого излучения и его преобразования в электрическую энергию. Подробности о технологиях, которые планируется использовать для создание космической системы, не уточняются. На проведение исследований Northrop Grumman в рамках контракта получит чуть больше $100 млн.
Можно предположить, что для передачи энергии на большие расстояния, американская система будет использовать микроволновое излучение. Впервые идею создания микроволновой линии передачи электроэнергии на большие расстояния в 1945 году высказал киевский ученый Семен Тетельбаум, на тот момент — руководитель лаборатории токов высокой частоты Института электротехники АН УССР и декан радиотехнического факультета Киевского Политехнического Института. После Второй Мировой войны эту идею начали развивать американцы. В 1964 году ученый Уильям Браун создал ректенну, нелинейную антенну, преобразующую радиоволновое излучение в электричество. Эффективность первой версии этого устройства составила около 54%.
В том же 1964 году Браун впервые в мире продемонстрировал микроволновую передачу энергии на летательный аппарат — модель беспилотного вертолета, оборудованную ректенной.
В 1970-х годах в обсерватории Голдстоун в Калифорнии был проведен успешный опыт по передаче большой мощности на значительное расстояние. Во время опыта, проведенного NASA совместно с американской военно-промышленной Raytheon под руководством Брауна, с помощью радиоизлучения частотой 2,38 ГГц с тарельчатой антенны диаметром 26 м на ректенну длиной 7,3 м и шириной 3,5 м было передано постоянное напряжение с расстояния 1,6 км; мощность передачи составила 30 кВт при эффективности ректенны 84%.
Возможность микроволновой передачи энергии из космоса на Землю рассматривается с конца 1970-х годов, однако полноценные работы в этом направлении до сих пор не велись. В 1978 году специалисты NASA рассчитали, что для полноценной передачи энергии на частоте 2,45 ГГц для надежного прохождения луча через атмосферу на орбите необходимо разместить аппарат с антенной диаметром 1 км. Длина ректенны на земле должна быть не меньше 10 км. Размеры антенны и ректенны могут быть значительно уменьшены за счет использования коротких длин волн, однако такие волны могут поглощаться атмосферой.
Напоследок отметим, что ранее Научно-исследовательская лаборатория ВМС США завершила вторую фазу испытаний системы лазерной передачи энергии, которую потенциально также можно использовать для передачи энергии из космоса.
Источник: N+1
- Эффективность современных ректенн составляет примерно 90%.