궤도에 진입한 우주 태양광 발전 기술 시연

[아름이]

궤도에 진입한 우주 태양광 발전 기술 시연
날짜:
2023년 1월 4일
원천:
캘리포니아 공과대학
요약:
이번 발사는 우주에서 태양 에너지를 수확하여 지구로 전송하는 기술의 첫 번째 현장 테스트를 나타냅니다.

업데이트: 트랜스포터-6 미션이 1월 3일 케이프 커내버럴에서 성공적으로 발사되었습니다.

2023년 1월, Caltech Space Solar Power Project(SSPP)는 Space Solar Power Demonstrator(SSPD)라는 프로토타입을 궤도에 진입시킬 준비가 되어 있습니다. 에너지를 지구로 되돌립니다.

우주 태양열 발전은 낮과 밤, 계절, 구름 덮개의 영향을 받지 않고 에너지를 지속적으로 사용할 수 있는 우주 공간에서 실질적으로 무제한의 태양 에너지 공급을 활용할 수 있는 방법을 제공합니다.

현재 1월 3일로 예정된 출시는 프로젝트의 주요 이정표를 나타내며 한때 공상 과학 소설이었던 것을 현실로 만들 것을 약속합니다. 완전히 실현되면 SSPP는 태양광을 수집하고 전기로 변환한 다음 현재 신뢰할 수 있는 전력에 접근할 수 없는 장소를 포함하여 필요한 곳이면 어디든 장거리 무선으로 전기를 전송하는 모듈식 우주선을 배치할 것입니다.

Transporter-6 임무에서 SpaceX 로켓에 탑재된 Momentus Vigoride 우주선은 50kg의 SSPD를 우주로 운반할 것입니다. 그것은 세 가지 주요 실험으로 구성되어 있으며 각각 프로젝트의 다른 핵심 기술을 테스트하는 임무를 맡고 있습니다.

DOLCE (Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment): 발전소를 형성하는 킬로미터 규모의 별자리를 구성하게 될 모듈식 우주선의 아키텍처, 패키징 체계 및 배치 메커니즘을 보여주는 6피트 x 6피트 크기의 구조물.
ALBA : 가혹한 우주 환경에서 가장 효과적인 셀 유형을 평가할 수 있는 32가지 유형의 광전지(PV) 셀 모음입니다.
MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment): 정밀한 타이밍 제어 기능을 갖춘 유연한 경량 마이크로웨이브 전력 송신기 어레이는 두 개의 서로 다른 수신기에 선택적으로 전력을 집중하여 우주에서 원격으로 무선 전력 전송을 시연합니다.
SSPD의 추가 네 번째 구성 요소는 Vigoride 컴퓨터와 인터페이스하고 세 가지 실험을 제어하는 ​​전자 상자입니다.

SSPP는 Irvine Company의 회장이자 Caltech 이사회의 평생 회원인 박애주 의자 Donald Bren이 잡지 Popular Science 의 기사에서 우주 기반 태양 에너지 제조의 잠재력에 대해 알게 된 후 2011년에 시작되었습니다 . 우주 태양광 발전의 잠재력에 흥미를 느낀 Bren은 Caltech의 당시 회장인 Jean-Lou Chameau에게 접근하여 우주 기반 태양광 발전 연구 프로젝트를 논의했습니다. 2013년 Bren과 그의 아내인 Caltech 이사인 Brigitte Bren은 프로젝트 기금 마련을 위한 기부에 동의했습니다. 첫 번째 기부금(결국 1억 달러를 초과할 것임)은 그해 Donald Bren Foundation을 통해 이루어졌으며 연구가 시작되었습니다.

"수년 동안 저는 우주 기반 태양광 발전이 인류의 가장 시급한 문제를 어떻게 해결할 수 있는지에 대해 꿈꿔왔습니다."라고 Bren은 말합니다. "오늘 저는 그 꿈을 현실로 만들기 위해 경쟁하는 Caltech의 뛰어난 과학자들을 지원하게 되어 기쁩니다."

로켓이 원하는 고도에 도달하는 데 약 10분이 소요됩니다. Momentus 우주선은 로켓에서 궤도로 배치됩니다. Earth의 Caltech 팀은 출시 후 몇 주 이내에 SSPD에서 실험을 시작할 계획입니다.

테스트의 일부 요소는 신속하게 수행됩니다. Caltech의 Joyce 및 Kent Kresa 항공우주 교수이자 토목 공학 교수이자 공동 책임자인 Sergio Pellegrino는 "Momentus에서 SSPD에 액세스한 후 며칠 이내에 DOLCE 배치를 지휘할 계획입니다. DOLCE가 작동하는지 즉시 알아야 합니다."라고 말했습니다. SSPP의. Pellegrino는 또한 Caltech가 NASA를 위해 관리하는 JPL의 선임 연구 과학자입니다.

다른 요소는 더 많은 시간이 필요합니다. 태양광 발전 컬렉션은 이 응용 분야에 가장 적합한 태양광 기술 유형에 대한 새로운 통찰력을 제공하기 위해 최대 6개월의 테스트가 필요합니다. MAPLE은 초기 기능 검증부터 시간이 지남에 따라 다양한 환경에서 시스템 성능 평가에 이르기까지 일련의 실험을 포함합니다. 한편, DOLCE에 장착된 전개 가능한 붐에 있는 두 대의 카메라와 전자 장치 상자에 있는 추가 카메라는 실험의 진행 상황을 모니터링하고 피드백을 지구로 다시 스트리밍합니다. SSPP 팀은 출시 후 몇 개월 이내에 SSPD의 성능을 완전히 평가할 수 있기를 희망합니다.

수많은 과제가 남아 있습니다. 발사에서 우주선 배치, SSPD 작동에 이르기까지 우주에서 실험을 수행하는 것에 대해 아무것도 보장되지 않습니다. 그러나 어떤 일이 발생하든 공간에 적합한 프로토타입을 만들 수 있는 순전한 능력은 SSPP 팀의 중요한 성과를 나타냅니다.

“무슨 일이 있어도 이 프로토타입은 중요한 발전입니다. "그것은 여기 지구에서 작동하며 우주로 발사되는 모든 것에 필요한 엄격한 단계를 통과했습니다. 여전히 많은 위험이 있지만 전체 과정을 거치면서 우리는 귀중한 교훈을 얻었습니다. 우리는 우주 실험이 우리에게 많은 것을 제공할 것이라고 믿습니다. 계속 진행하면서 프로젝트를 안내할 추가 유용한 정보입니다."

태양 전지는 1800년대 후반부터 지구에 존재했고 현재 세계 전기의 약 4%를 생산하고 있지만(국제 우주 정거장에 전력을 공급하는 것 외에도) 공간. 태양광 패널은 부피가 크고 무거워 발사 비용이 많이 들고 전력을 전송하기 위해 광범위한 배선이 필요합니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 SSPP 팀은 우주 태양광 발전의 실질적인 실현이 가능한 시스템을 위한 새로운 기술, 아키텍처, 재료 및 구조를 구상하고 생성해야 했습니다. 우주에서, 가혹한 우주 환경을 견딜 수 있을 만큼 충분히 강합니다.

"DOLCE는 태양열 우주선 및 위상 안테나 어레이를 위한 새로운 아키텍처를 시연합니다. 최신 세대의 초박형 복합 재료를 활용하여 전례 없는 패키징 효율성과 유연성을 달성합니다. 우리가 이미 작업을 시작한 추가 발전을 통해 다음과 같은 애플리케이션을 기대합니다. 다양한 미래 우주 임무"라고 Pellegrino는 말합니다.

"플렉서블 MAPLE 어레이 전체와 핵심 무선 전력 전송 전자 칩 및 전송 요소는 처음부터 설계되었습니다. 이것은 존재하지도 않았기 때문에 구입할 수 있는 항목으로 만든 것이 아닙니다. SSPP를 위한 확장 가능한 솔루션을 실현하려면 처음부터 시스템을 구축하는 것이 필수적입니다."라고 Hajimiri는 말합니다.

약 35명의 개인으로 구성된 팀이 SSPD 내의 세 가지 프로토타입 전체 세트를 구상, 설계, 구축 및 테스트했습니다. Hajimiri는 "학문이 아닌 산업 환경에서 사용할 수 있는 것보다 더 작은 팀과 훨씬 적은 리소스로 이 작업을 수행했습니다. 우리 팀의 매우 재능 있는 개인 팀이 이를 달성할 수 있도록 했습니다."라고 말했습니다.

그러나 대학원생, 박사후 연구원 및 연구 과학자의 집합체인 개인들은 이제 급성장하는 우주 태양광 발전 분야의 최첨단을 대표합니다. SSPP 연구원인 Harry A. Atwater, Caltech의 Otis Booth Leadership Chair of the Division of Engineering and Applied Science, Howard Hughes Applied Physics and Materials Science 교수, 그리고 Liquid Sunlight Alliance, 산업 화학 물질, 연료 및 건축 자재 또는 제품에 사용할 수 있는 액체 제품을 만들기 위해 햇빛을 사용하는 데 전념하는 연구 기관.

세 가지 테스트베드의 성공 또는 실패는 다양한 방식으로 측정됩니다. DOLCE의 가장 중요한 테스트는 구조가 접힌 구성에서 개방형 구성으로 완전히 전개된다는 것입니다. ALBA의 경우 성공적인 테스트를 통해 최대 효율성과 탄력성으로 작동하는 태양광 전지를 평가할 수 있습니다. MAPLE의 목표는 필요에 따라 다양한 특정 대상에 선택적 자유 공간 전력 전송을 시연하는 것입니다.

"우리는 JPL과 남부 캘리포니아 우주 산업의 동료들에게 성공적인 임무를 개발하는 데 사용되는 설계 및 테스트 절차에 대한 조언을 여러 번 요청했습니다. 본질적으로 위험한 프로세스입니다."라고 Pellegrino는 말합니다.

SSPP는 궁극적으로 저렴하고 재생 가능한 청정 에너지를 전 세계적으로 공급하는 것을 목표로 합니다. SSPP에 대한 자세한 내용은 프로그램 웹 사이트( https://www.spacesolar.caltech.edu/ )에서 확인할 수 있습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/