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SSPP/カリフォルニア工科大学

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カリフォルニア工科大学 (Caltech) の研究者は、宇宙での無線電力伝送の実証に成功しました。 この種のものとしては初めてのデモンストレーションは、今年 1 月初めに打ち上げられた宇宙太陽光発電デモンストレーター (SSPD-1) 上で行われました。

宇宙ベースの太陽光発電は、再生可能エネルギー利用の次のフロンティアです。 この分野の研究は数十年にわたって継続されており、地球上のほぼどこでも太陽光発電を利用できるようにすることで、エネルギー分野に革命を起こすことが期待されています。

カリフォルニア工科大学の電気工学教授、アリ・ハジミリが率いる研究チームは、宇宙で太陽光発電を集めて地球に送電する宇宙太陽光発電プロジェクト（SSPP）を開始した。 プロジェクトの一環として、重量 110 ポンド (50 kg) の宇宙太陽光発電実証機 (SSPD-1) が今年 1 月 3 日に SpaceX ロケットに搭載されて打ち上げられ、最初の成功が報告されました。

宇宙ベースの太陽光発電を実現するには、研究者らはまず太陽電池アレイを宇宙にコスト効率よく配置できることを実証する必要がありました。 そうするために、彼らは電力伝送低軌道実験用マイクロ波アレイ、略してMAPLEを開発しました。これは、SSPD-1に搭載された3つの実験のうちの1つです。

MAPLE は、カスタム電子チップによって制御される軽量で柔軟な電力送信機で構成されていますが、低コストのシリコン技術を使用して構築されています。 アレイの柔軟性により、ロケットで打ち上げるために折り畳むことができ、軽量であるため、宇宙に展開するために必要な燃料が削減されます。

SSPD-1 は宇宙に MAPLE を展開することに成功しましたが、実験の本当のテストは太陽光発電を収集して送電できるかどうかでした。

MAPLE は、送信機間の干渉を利用してエネルギーの焦点と方向を変更し、可動部品の必要性をなくしました。 電磁波のコヒーレント加算を使用することで、研究者らは送信機アレイからの電力を目的の場所に動的に集中させることができました。

MAPLE は、送信機から約 1 フィート (30 cm) 離れた位置にある 2 つの受信機アレイで構成されます。 研究者らは、これらの受信機に接続された一対の LED を個別に点灯させ、それらを切り替えることに成功し、宇宙での電力伝送を実証しました。 実験は密閉されていなかったため、温度変動や太陽放射などの過酷な宇宙環境でも機能することが示されたとプレスリリースには記載されている。

MAPLE には、収集した太陽エネルギーを地球に送り返すことができる小さな窓も含まれていました。 これは、パサデナにあるカリフォルニア工科大学のキャンパスの屋上にある受信機によって検出されました。

研究者らは今後、実験の個々の要素のパフォーマンスを評価して、次世代の SSPD の構築に役立つ洞察を得る予定です。 SSPD-1 にはまだ完了していない実験がさらに 2 件あり、結果は今後数か月以内に得られる予定です。