Lo spazioplano dell’U.S.A.F. X-37B, decollato lo scorso 17 maggio dalla Cape Canaveral Air Force Station in Florida, ha trasportato in orbita diversi payload scientifici e tecnologici, fra cui un esperimento dell’U.S. Naval Research Laboratory denominato PRAM, che sta per Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module, come parte di uno studio sulla prospettiva di utilizzo terrestre dell’energia solare catturata nello spazio.
«Da quello che sappiamo questo esperimento è il primo test orbitale di un dispositivo progettato specificatamente per i satelliti a energia solare, il quale potrebbe giocare un ruolo rivoluzionario per quanto riguarda la nostra gestione energetica in futuro» ha dichiarato Paul Jaffe, ricercatore capo del progetto PRAM.
Il modulo, che ha la forma di una piastrella quadrata di circa 30,5 cm di lato, proverà a raccogliere energia dal proprio pannello solare e a convertirla in radiofrequenza a microonde. «PRAM converte la luce solare in trasmissioni energetiche a microonde. Potremmo anche convertire la luce solare in modo da effettuare trasmissioni di energia in modalità ottica, visto che la conversione ottica potrebbe avere più senso per le applicazioni lunari, in quanto sulla Luna non c’è l’atmosfera. Lo svantaggio della conversione ottica è dovuto al parziale assorbimento dell’energia da parte delle nubi e dell’atmosfera» ha spiegato Chris De Puma, responsabile del programma PRAM.
L’impiego di energia solare per gestire i satelliti è iniziato agli albori dell’era spaziale con un altro veicolo realizzato dal Naval Research Laboratory: il Vanguard I, il primo satellite dotato di celle solari. L’hardware di PRAM fornirà ai ricercatori diversi parametri, fra i quali temperature e dati relativi all’efficienza sulla produzione di energia. Queste informazioni saranno utili nella progettazione dei futuri prototipi.
In base ai risultati ottenuti, il team intende costruire un sistema completo e funzionale su di un veicolo spaziale dedicato con lo scopo di testare la trasmissione di energia sulla Terra. Lo sviluppo di una capacità solare spaziale potrebbe potenzialmente essere d’aiuto nelle forniture energetiche a installazioni remote, come basi operative di avanguardia, e aree colpite da disastri ambientali.
L’esperimento in volo con l’X-37B permetterà agli ingegneri e ai ricercatori di verificare il comportamento del sistema nelle condizioni del volo orbitale. La luce solare viaggia attraverso l’atmosfera terrestre, la quale oltre a ridurne la luminosità ne filtra lo spettro elettromagnetico. Un sistema spaziale in volo al di sopra dell’atmosfera raccoglierà molta più energia da ciascuna delle bande colorate dello spettro solare. «La luce solare presente nello spazio è molto più blu di quella che raggiunge il suolo terrestre, infatti l’atmosfera terrestre assorbe una buona parte della sua componente blu e ultravioletta. Per questo motivo, quindi, la luce solare orbitale è più energetica, e ciò ci ha permesso di poter inserire un altro strato di celle solari sul dispositivo. Questo spiega perché l’energia prodotta per unità di area di un pannello solare nello spazio è superiore di quella del medesimo pannello sul suolo terrestre» ha proseguito Jaffe. Una delle problematiche che preoccupano al momento è legata alla performance termica dell’hardware. «È un problema complicato avere qualcosa che è sottoposto alla luce solare diretta per tutto il tempo, riuscendo a mantenere sotto controllo la temperatura della sua parte elettronica».
I satelliti per l’energia solare potrebbero fornire energia a qualsiasi parte del mondo, ha dichiarato lo scienziato. «Pertanto un componente molto importante di questa tipologia di satelliti dovrà essere un dispositivo in grado di convertire la luce solare in microonde o in qualche altro genere di onda elettromagnetica che possa essere inviato sulla Terra. Ora è giunto il momento di testarlo nello spazio e di osservarne il comportamento».
L’interesse del National Security Space Office per questa tematica risale al 2007, quando raccomandò uno studio di fattibilità per sviluppare la tecnologia legata alla produzione energetica satellitare. La pluridecennale esperienza dell’NRL con i satelliti alimentati dall’energia solare, e la sua lunga storia pionieristica nelle attività spaziali, che includono per esempio lo sviluppo della tecnologia GPS, hanno guidato i ricercatori alla ulteriore esplorazione di questa tecnologia emergente.
