L'energia solare è diventata un punto focale della battaglia per mitigare il cambiamento climatico. Il potenziale dell'energia solare è enorme:la Terra riceve tanta energia solare in un'ora quanta tutta l'umanità ne usa in un anno. Anche con così tanta energia che colpisce la Terra, è solo una piccola frazione della produzione complessiva del sole. Parte di quell'altra energia solare colpisce altri pianeti, ma la maggior parte è solo persa nel vuoto dello spazio profondo.

Ci sono un certo numero di gruppi che stanno sfruttando varie tecnologie per catturare parte di quell'energia persa. Una delle tecnologie più comuni perseguite è l'idea del satellite di potenza. Recentemente, uno di questi gruppi dell'America's Naval Research Laboratory (NRL) ha raggiunto una pietra miliare nello sviluppo della tecnologia dei satelliti di potenza lanciando il loro satellite di prova PRAM (Photovoltaic RF Antenna Module).

L'idea alla base dei satelliti di potenza si chiama "trasmissione di potenza". i sistemi di trasmissione di energia utilizzano una delle tre frequenze di luce per trasmettere quantità significative di energia a distanza in modalità wireless. L'anno scorso, L'NRL ha avuto una dimostrazione di successo di un sistema di trasmissione a energia terrestre che utilizza un laser a infrarossi.

Farlo dallo spazio presenta però una nuova serie di sfide, e non necessariamente solo tecnici. Dott. Paul Jaffe, il responsabile tecnico del progetto PRAM, ha descritto il processo di selezione per un lancio orbitale come equivalente a Shark Tank, numerosi investigatori privati ​​che lanciavano le loro idee per un viaggio in orbita. Dopo diversi anni di tentativi, PRAM ha finalmente avuto il suo tempo di brillare con il lancio dell'X-37B il 17 maggio.

La carrozzina non brillerà davvero, però, la sua superficie è ricoperta di pannelli solari neri, e le sue viscere consistono nel primo hardware mai lanciato in orbita che converte l'energia solare in microonde. Il satellite stesso è relativamente piccolo (30 cm di lato), e in realtà non trasmetterà alcun potere sulla Terra. Anziché, raccoglierà dati che serviranno come utili punti di confronto per un esperimento che utilizza un sistema simile precedentemente condotto sulla Terra.

C'erano diverse metriche del test basato sulla Terra che il team PRAM sperava di replicare nello spazio. L'efficienza della conversione dal solare al microonde è stato uno dei fattori più importanti. Senza un'efficienza sufficientemente elevata, i lanci futuri potrebbero essere proibitivi per la quantità di energia generata dal sistema.

La gestione termica è un'altra misurazione estremamente importante che il team attende con impazienza. Sulla terra, i sistemi di raffreddamento elaborati sono relativamente semplici da collegare a una fonte di calore. Però, quelle metodologie non funzionano altrettanto bene nello spazio, che può comportare problemi di gestione termica per qualsiasi elettronica di potenza in orbita. Il team spera di ottenere numeri di gestione termica simili a quelli visti sulla Terra dal loro sistema di raffreddamento radiativo.

Sia l'efficienza che la gestione termica entrano nel calcolo del parametro più importante dei sistemi satellitari di potenza:la densità di potenza. Se il potere è troppo concentrato, il sistema potrebbe potenzialmente bruciare qualunque cosa sia puntata. Se è troppo basso, quindi non viene ricevuta energia sufficiente alla stazione base per essere utile nella generazione di elettricità.

Il design della stazione base è anche un fattore chiave per il successo a lungo termine delle tecnologie dei satelliti di potenza. Ogni gamma di frequenza richiederebbe uno stile diverso di stazione base. La PRAM utilizza le microonde come mezzo di trasmissione di potenza. Sebbene la maggior parte delle persone consideri comunemente il microonde come un metodo per riscaldare la pizza avanzata, le frequenze del segnale per Bluetooth Low Energy e WiFi possono essere considerate anche nello spettro delle microonde.

Anche il livello di illuminazione che il sistema riceve ha un forte impatto sulla potenza di uscita e sulla gestione termica. Questo è un punto dati che il team non è stato in grado di raccogliere sulla Terra, e non vedono l'ora di ottenere dati che mostrino il miglior tempo di illuminazione per le missioni future. In orbita geosincrona, un satellite può essere esposto alla luce del sole il 99% delle volte. Però, c'è un compromesso tra il tempo al sole e la gestione termica. Il prototipo PRAM è stato lanciato in una configurazione orbitale che consentirà al team di calcolare le efficienze, densità di potenza e carichi termici di diversi periodi di illuminazione. Il team utilizzerà quindi questi punti dati per pianificare il percorso orbitale ottimale per ulteriori lanci di prova.

Il risultato finale di questi ulteriori lanci di test sarebbe un sistema satellitare solare commercialmente valido che fornisca energia aggiuntiva a luoghi specifici della Terra con costi aggiuntivi minimi o nulli una volta che il satellite è in orbita. Sono già numerose le aziende e gli enti di ricerca che stanno sviluppando versioni di sistemi di trasmissione di potenza in trepidante attesa dell'esito del test PRAM.

Il Dr. Jaffe osserva che il percorso verso la commercializzazione si basa interamente sulle risorse assegnate allo sviluppo di un satellite commercialmente valido. Il tempo per un satellite elettrico commercialmente redditizio potrebbe essere relativamente rapido se fornito con importi significativi di finanziamenti. D'altra parte, la tecnologia potrebbe morire nella sua infanzia se i soldi vengono ritirati. È ancora agli inizi nello sviluppo della tecnologia, e i dati che la PRAM sta raccogliendo sono un passaggio necessario nel processo di eliminazione dei rischi necessario affinché i satelliti di potenza diventino commercialmente sostenibili.

Un altro passo che deve avvenire per la fattibilità commerciale è l'accettazione pubblica. Quando si menzionano le idee dei satelliti di potenza alla maggior parte delle persone, i loro pensieri immediati si rivolgono a Icaro, l'arma solare immaginaria nel film di James Bond "Die Another Day". In quel film, il satellite scioglie un hotel di ghiaccio e mostra il suo potenziale per distruggere parti molto più grandi del mondo.

Il Dr. Jaffe è pronto a sottolineare le differenze tra PRAM e Icarus. Icarus è quella che è conosciuta come una "piattaforma energetica diretta, " su cui sta lavorando anche la Marina Militare, ma utilizza una fisica diversa rispetto al sistema di trasmissione di energia che costituisce la PRAM. Afferma anche che sarebbe eccezionalmente difficile trasformare un sistema di trasmissione di energia in un'arma:"Se metti una lente di ingrandimento davanti al tuo router Wi-Fi, non inizia a sciogliere nulla."

Mentre qualunque cosa dicano gli scienziati potrebbe non placare tutti i timori del pubblico su un tale sistema, i potenziali benefici dell'energia irradiata potrebbero superare queste paure. È necessario molto più lavoro prima che le aziende inizino a investire in gigantesche fattorie rectenna per raccogliere quell'energia altrimenti sprecata. Ma nei prossimi mesi, NRL spera di raccogliere alcuni dati con la PRAM che avvicineranno di qualche passo i sistemi commerciali di trasmissione di potenza alla realtà.