Cameron Merritt
0 
4293
921
Redaktörens anmärkning: U.S. Space Force: s nästa hemliga uppdrag av ett robot X-37B rymdplan försenades av dåligt väder. Ett nytt lanseringsförsök görs söndag morgon (17 maj).
Ett hemligt militär rymdplan kommer snart att testa idén att använda mikrovågsstrålar för att skicka solenergi till jorden från rymden. U.S. Air Force: s rymdplan X-37B förväntas lansera till bana lördag (16 maj) med ett experiment ombord som testar möjligheten.
Photovoltaic Radiofrequency Antenna Module Flight Experiment (PRAM-FX) representerar det första orbitaltestet av en sci-fi-teknik som först antogs på 1800-talet - solsatellitskraft. Bygg en stor soluppsättning i bana, idén går, och den kan samla tillräckligt med solljus (ofiltrerat av atmosfäriska effekter eller moln) för att generera en kraftfull stråle av mikrovågor. En insamlingsstation på jorden skulle sedan omvandla strålen till användbar kraft. Starta varje satellit i en tillräckligt hög bana och den kommer att få en nästan konstant ström av solljus, med bara korta passager genom jordens skugga. En hel konstellation av soluppsättningar kan erbjuda oavbruten ström 24/7.
"Idén fick mycket uppmärksamhet, och slags kom till sin egen i slutet av 60-talet, början av 70-talet, då det blev ett krav att utforska andra energikällor än fossila bränslen," när fossila bränsletillförsel blev instabila och priserna skyrocket, sade Paul Jaffe, civil civilingenjör vid US Naval Research Laboratory (NRL) och ledare för NRL: s strålade energiforskning.
Relaterad:Rymdplanet X-37B: 6 överraskande fakta
Den forskningen minskade när bränslepriserna sjönk, sade Jaffe. Men 2007 tog försvarsdepartementet stafettpinnen. En satellitbalk är ett mycket säkrare och effektivare sätt att få ström till en utomeuropeisk militärbas än konvojer av bränslebilar, sa han. Dessa lastbilar, fyllda med brännbart bränsle, kan attackeras och förstöras och riskera deras förare och vakter. Men en mikrovågsstråle passerar osynligt genom atmosfären utan bevakning. Du kan inte skjuta på det.
Med tiden kan balkarna också driva militära drönare, som de som nu används för att spionera och döda utomlands. Drivs av en mikrovågsstråle kan drönarna surras oändligt över huvudet utan att behöva landa för att tanka. (Längre ner på vägen kan det naturligtvis finnas civila applikationer för tekniken.)
Hittills kan inte PRAM-FX göra något av det. Men det ger NRL-teamet en första chans att testa en nyckelkomponent i en solkraftsatellit i miljön där den så småningom skulle fungera.
Den experimentella enheten klämmer in sin elektronik mellan en solpanel och en bakplatta, enligt Chris DePuma, en elektronikingenjör vid NRL som också arbetar med projektet. Soluppsättningen samlar energi från solen, omvandlar den till en elektrisk likström och använder sedan den strömmen för att driva en 2,45 gigahertz mikrovågsugn "som teoretiskt i framtiden skulle överföras från en antenn riktad mot en mottagarplats," berättade DePuma .
För PRAM-FX: s ändamål landar emellertid mikrovågsenergin på en koaxialkabel som "dumpar bort den" till ett instrument som används för att spela in data, säger DePuma. NRL-forskarna kommer att jämföra denna produktion med den energi som tas med att använda solarrayen för att ta reda på effektiviteten i deras installation.
"Detta kommer att informera om genomförbarheten och ekonomin för något som solkraftsatelliter," berättade Jaffe .
Detta är inte första gången dessa forskare testar utrustningen. Experiment i vakuumkammare på jorden, med lampor för att härma effekterna av banans sol, har gett ledtrådar om hur PRAM-FX kommer att fungera. Men det finns inget som att vara där uppe, sa forskarna.
Den hemliga plattformen
PRAM-FX kommer att vara en av flera forsknings nyttolaster ombord på X-37B när den lanseras från Cape Canaveral, Florida på lördag. Det är ovanligt: I sina tidigare fem uppdrag nämnde flygvapnet inte X-37B med vetenskaplig nyttolast. Inga kumulativa sju år och tio månader i omloppsbana gavs inga detaljer om rymdplanets nyttolaster eller exakta syften någonsin.
Den här gången finns det dock lite mer information som erbjuds. Enligt ett uttalande från Space Force kommer X-37B att bära en "servicemodul" ut i rymden med rymdplanets första nyttolast av vetenskapliga experiment. Den kommer att distribuera en satellit som kallas FalconSat-8 med några experiment ombord, medan PRAM-FX och ett annat experiment kommer att förbli kopplade till X-37B.
(X-37B tillhör flygvapnet, men rymdstyrkan hanterar uppskjutningen. Rymdstyrkan är en uppstigande gren av militären, som inrättades i december 2019 av president Donald Trump och är ansvarig för att hantera rymdkrigföring.)
En viktig fördel med att anbringa PRAM-FX till X-37B, sade Jaffe, är att hans team kan dra fördel av X-37B: s kommunikationssystem, framdrivning och andra resurser. Det sparar NRL-teamet besväret och kostnaderna för att bygga in alla maskiner som krävs för att en fritt flytande satellit ska kunna fungera. Och X-37B: s bana kommer att erbjuda många olika solvinklar att testa utrustningen, sade DePuma.
Relaterad: US Air Force: s hemliga rymdplan X-37B (infographic)
Det oskruvade rymdplanet fungerar lite som en mindre, robotrymstransport - som skjuter upp ovanför en Atlas V-raket och stannar i omloppsbana i flera månader. Dess tidigare femte uppdrag varade i 780 dagar innan maskinen gick tillbaka till jorden den 27 oktober 2019.
NRL-forskare övervägde andra möjligheter att få PRAM-FX ut i rymden, inklusive ett av NASA: s uppdragsuppdrag för rymdstationen, innan de landade på X-37B.
"Vi utforskade ett antal olika värdar som möjligheter, och i slutändan gav detta den bästa kombinationen av tillgänglighet för flyg och förmåga att integrera med - eftersom vårt experiment inte är väl lämpat att vara sin egen satellit på grund av dess [skrymmande] dimensioner, "Sa Jaffe.
Detta kommer inte att leda till ett vapen, åtminstone enligt försvarsdepartementets forskare
Om du har spelat spelet SimCity kanske du känner till ett fiktivt scenario där strålen från en sådan solsatellit avleds och sätter eld på omgivningen. Det är också lätt att föreställa sig en orbital mikrovågsstråle som används som vapen.
Relaterad: De 22 konstigaste militära vapnen
Även om det kanske inte är tekniskt omöjligt att konstruera en katastrofsituation, sade Jaffe, är det inte heller troligt.
"De flesta hör" mikrovågsugn "och föreställer den saken i deras kök som lagar saker," sade Jaffe.
Men mikrovågsfrekvenser används också i Wi-Fi och Bluetooth-system på din telefon, sade han, och de är inte farligt. Och de är inte ett oerhört effektivt sätt att sätta saker på eld över stora avstånd, eftersom de har relativt låga effektdensiteter.
"Ett sätt att tänka på strömtäthet är om du går ut i solen på en klar eftermiddag du inte kommer att spridas i lågor ... men i samma solljus som inte spränger dig i lågor om du tar ett förstoringsglas du kan använda den för att sätta på något, "sa Jaffe. "Inte för att du lägger till energi, utan för att du koncentrerar energin som faller på förstoringsglaset så att den faller på en mycket liten punkt."
Det här är inte ett realistiskt scenario, sa Jaffe.
"För mikrovågor är det mycket svårt att fokusera dem på samma sätt som ett förstoringsglas fokuserar solljus," sade Jaffe. "Det är därför du behöver dessa riktigt stora antenner."
Ju större antenn du har, desto högre effektdensitet kan du skapa på jorden. Men även enorma antenner, mer än några mil långa, skulle kämpa för att koncentrera makten till farliga nivåer från de höga bana som behövs.
"En mikrovågsbaserad solsatellit skulle vara mycket svårt att vapen, om det ens skulle kunna göras alls," sade Jaffe.
Ändå, om en fullständig konstellation av solkraftsatelliter någonsin byggs, sa han, kommer det att vara nyckeln till att utforma dem så att de inte överskrider gränserna för mikrovågskraft som redan ställts in av strålningssäkerhetsregulatorer för att förhindra cancer och bränder.
På kort sikt, sade Jaffe, denna teknik utvecklas för militären. Men längs vägen sa han att han hoppas att det kommer att leda till en futuristisk ren kraftkälla som kan gynna alla - och ge USA ett nytt nästanmonopol över en global energiförsörjning.
- 7 teknologier som förvandlade krigföring
- Flygande tefat för att kontrollera: 22 avklassificerade militära och CIA-hemligheter
- UFO-klocka: 8 gånger såg regeringen efter flygande tefat
Ursprungligen publicerad den .
ERBJUDANDE: Spara 45% på "Hur det fungerar" Allt om rymden "och" Allt om historia "!
Under en begränsad tid kan du ta ut en digital prenumeration på någon av våra bästsäljande vetenskapsmagasiner för bara 2,38 dollar per månad, eller 45% rabatt på standardpriset för de första tre månaderna.
Se alla kommentarer (0)