A műhold, amely a Napenergia gyűjtésének és Földre történő továbbításának technológiai lehetőségeit teszteli, befejezte egy éves küldetését, a kutatók most izgatottan kezdik meg az eredmények elemzését. A Caltech közzétette küldetésszámítását, mely alapján a Solar Space Power Demonstrator (SSPD-1) fejlesztéséért felelős mérnökök mindhárom 110 fontos prototípuson található eszközt sikeresként értékelték, és úgy gondolják, hogy a projekt "hozzájárul a világűr napenergiával kapcsolatos jövőjének kijelöléséhez". Ez a jövő azonban még mindig potenciálisan évtizedekre van, ha nem sikerül az ilyen projektekhez megfelelő finanszírozást biztosítani.
A 2023 januárjában fellőtt SpaceX Falcon 9 rakétával indított SSPD-1 három kísérletet tartalmazott: Először is, a Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment (DOLCE) a könnyű, origami ihlette napelem szerkezetek tartósságát és hatékonyságát vizsgálta, míg az ALBA (olaszul "hajnal") 32 különböző fotovoltaikus cella tervezetét tesztelte annak meghatározására, melyik lehet a legalkalmasabb a világűrben történő használatra. Ugyanezen időszak alatt a Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE) mikrohullámú adókat tesztelt, amelyek a világűrben gyűjtött napenergiát sugározzák vissza a Földre.
Talán a legfontosabb, hogy a MAPLE sikeresen bizonyította először, hogy a napenergiát fotovoltaikus cellák gyűjthetik be, majd mikrohullámú sugárzáson keresztül továbbíthatják a Földre. A következő nyolc hónap során az SSPD-1 csapat szándékosan fokozta a MAPLE stressztesztjeit, ami végül a továbbítási képességek csökkenéséhez vezetett. A kutatók aztán reprodukálták a problémát egy laboratóriumi környezetben, és végül megállapították, hogy a bonyolult elektromos-hőtechnikai interakciók és az egyes tömbkomponensek kopása volt a felelős.
Ali Hajimiri, a Caltech Space Solar Power Project (SSPP) társigazgatója és a Villamosmérnöki és Orvosi Mérnöki Tanszék Bren Professzora ma bejelentette, hogy az eredmények „a MAPLE különböző elemeinek tervezésében felülvizsgálatokhoz vezettek, annak érdekében, hogy hosszabb ideig maximalizálják a teljesítményét."
"A világűrben végzett SSPD-1 tesztjeink megmutatták nekünk vakfoltjainkat és növelték önbizalmunkat" - tette hozzá Hajimiri.
Napjainkban a műholdakban és más űrtechnológiákban használt napelemek gyártása akár 100-szor drágább is lehet, mint a földi változataiké. A Caltech szerint ennek oka nagyrészt a védő kristályrétegek, az úgynevezett epitaxiális növekedés költsége. Az ALBA megállapította, hogy a perovszkit napelemek, bár ígéretes kialakításuk van a Földön, a világűrben jelentős teljesítményváltozékonyságokat mutatnak. Ugyanakkor a gallium arzenid cellák hosszú ideig konzisztensen jól teljesítettek - anélkül, hogy szükség lett volna az epitaxiális növekedésre.
Ami a DOLCE-t illeti, a kutatók hétfőn beismerték, hogy nem minden ment a tervek szerint. Bár eredetileg három-négy nap alatt kellett volna települnie, a DOLCE számos mérnöki problémával találkozott, például beleakadt vezetékekkel és blokkolt mechanikus alkatrészekkel. A csapatnak szerencsére sikerült megoldani a problémákat a fedélzeti kamerák segítségével, amelyek lemásolták a problémákat egy teljes méretű laboratóriumi replikán. A fejfájás ellenére a DOLCE űrtesztje „bizonyította az alapkoncepció robusztusságát” - mondta el Sergio Pellegrino, az SSPP társigazgatója és a Joyce és Kent Kresa Repülő- és Polgári Mérnöki Tanszék professzora.
De még a SSPD-1 általános sikerei ellenére is évekbe telhet, mielőtt a napenergiát hatékonyan és megfizethetően gyűjtenék műholdhálózatok segítségével. Korábbi becslések szerint a világűrben gyűjtött napenergia költsége 1-2 dollár/kWh lehet, míg az Egyesült Államok áramszámláján jelenleg kevesebb mint 0,17 dollár/kWh. Az anyagköltségeknek jelentősen csökkenniük kell, miközben továbbra is elég erőseknek kell maradniuk a világűr naptevékenységének és geomágneses aktivitásának ellenállásához.
Más problémák is vannak, amelyeket meg kell oldani, mielőtt a világűrből származó napenergia valaha is hozzájárulhatna az emberiség fenntartható energia-infrastruktúrájához. Mint a The New York Times tavaly megjegyezte, az SSPD-1 által a mikrohullámú sugárzás segítségével átvitt energia mennyisége rendkívül elenyésző volt a mindennapi használat szempontjából szükségeshez képest, és az ilyen pályán lévő napenergia-hálózatok valószínűleg több ezer láb szélesek lesznek - a Nemzetközi Űrállomás például mindössze 357 láb hosszú. Biztonsági kérdések is felmerülnek azzal kapcsolatban, hogy erőteljes mikrohullámokat és lézersugarakat sugározzanak vissza a Földre.
Az SSPP kutatói tudatában vannak annak, hogy mindezen problémák megoldásokat igényelnek, mielőtt az űrbeli napfarmok valóban lehetségesek lennének. Azonban legújabb előrehaladásuk arra utal, hogy ígéretes úton haladnak.