Китай проводит первые испытания космических солнечных электростанций

Аккумулятор FIAMM FG 11201

Китай реализует проект Sun Chasing по разработке космических солнечных энергетических систем, которые собирают энергию на орбите и передают ее по беспроводной связи на Землю или космические аппараты для обеспечения непрерывного энергоснабжения. В ходе первых испытаний была продемонстрирована беспроводная передача энергии на расстояние более 100 м и эффективная микроволновая передача на движущиеся цели с мощностью до 1180 Вт и многообещающей эффективностью системы.

Исследовательская группа из китайского Сианьского университета приступила к первым экспериментам в рамках проекта Sun Chasing — инициативы, направленной на разработку крупномасштабных космических солнечных энергетических систем. Долгосрочная цель проекта — создание орбитальной солнечной инфраструктуры, способной собирать энергию в космосе и передавать ее по беспроводной связи на Землю или на космические аппараты, что потенциально обеспечит непрерывный и не зависящий от погодных условий источник энергии.

Исследовательская группа сообщает, что ей удалось успешно продемонстрировать беспроводную передачу энергии на расстояние более 100 метров до неподвижной цели, а также на расстояние более 30 метров до движущейся цели. По словам участников проекта, эти предварительные испытания призваны проверить ключевые компоненты системы, в том числе стабильность луча и точность подачи энергии в меняющихся условиях.

«В ходе недавних испытаний система продемонстрировала эффективность беспроводной передачи энергии постоянного тока на постоянный ток на расстояние 100 метров, составившую 20,8 %. Она обеспечила мощность 1180 Вт, — говорится в заявлении Информационного бюро Государственного совета КНР. — Команда также создала систему беспроводной зарядки для дронов. В ходе испытаний дрон, летевший со скоростью 30 километров в час, смог стабильно получать 143 Вт энергии на расстоянии 30 метров».

В предлагаемой конфигурации системы солнечная энергия сначала собирается с помощью сферических концентраторов, которые предназначены для эффективного улавливания и фокусировки солнечного света на большой площади поверхности. Затем эта концентрированная солнечная энергия преобразуется в электрическую с помощью бортовых систем преобразования. После преобразования энергия преобразуется в микроволновое излучение для беспроводной передачи.

Микроволновой сигнал генерируется и направляется круглой активной антенной с фазированной решеткой диаметром 1,2 метра. Такая фазированная решетка обеспечивает точное направление и контроль луча, позволяя сфокусировать микроволновую энергию на заданной приемной станции, несмотря на расстояние и относительное движение.

На принимающей стороне передаваемый микроволновый луч улавливается выпрямительной антенной, называемой ректенной, диаметр которой составляет 5,2 метра. Ректенна с высокой эффективностью преобразует поступающую микроволновую энергию обратно в полезную электрическую энергию, улавливая, по имеющимся данным, около 87% излучаемой микроволновой энергии в условиях тестирования.

Проект Sun Chasing был запущен в 2018 году и достиг важной вехи в 2022 году, когда была завершена наземная проверка всей системы. В 2024 году команда сообщила об успешной передаче энергии на расстояние более 55 метров.

«Среди недавних достижений — повышение эффективности сбора и преобразования солнечной энергии, повышение точности управления микроволновым лучом для снижения потерь энергии, а также уменьшение размеров и веса передающих и принимающих антенн, что крайне важно для применения в космосе, — говорит Дуань Баоянь из Сианьского университета. — Мы также решили проблему одновременного питания нескольких движущихся целей с помощью одного передатчика. Это значит, что в будущем одна космическая электростанция потенциально сможет обеспечивать электричеством несколько спутников или наземных объектов одновременно».

Однако исследователи отметили, что до того момента, когда космическая солнечная электростанция станет коммерчески жизнеспособным проектом, еще далеко. «Следующий шаг — проведение испытаний на орбите», — сказали они.