Ученые успешно протестировали лазерную зарядку для спутников
Лазерная зарядка на орбите выходит из тени лабораторий: португальские инженеры впервые успешно передали энергию по лучу на приёмник наноспутника в полевых условиях. За этой демонстрацией, однако, стоит не только прорыв в космической энергетике, но и потенциальная угроза для безопасности низкой околоземной орбиты.
Полевые испытания на авиабазе: 20 ватт как доказательство концепции
Эксперимент, проведённый на авиабазе Сан-Хасинту в Авейру, стал кульминацией четырёхлетней работы европейского консорциума WiPTherm. Исследователи использовали 1550-нм лазер, традиционно применяемый в оптоволоконных линиях связи. Вместо того чтобы передавать данные, луч направили на специально разработанную приёмную панель. Она представляет собой массив из 27 термоэлектрических датчиков, собранных в оптическую систему с линзами. Попадая на датчики, лазерное излучение создаёт перепад температур, который, в свою очередь, генерирует электрический ток.
Мощность на выходе лазера в ходе демонстрации составила 20 Вт. Это в два раза ниже изначальной проектной цели в 40 Вт, но сам факт успешной передачи энергии на расстояние без проводов в реальных, а не лабораторных условиях, признаётся значимым достижением. Консорциум ставит перед собой амбициозную задачу: в перспективе выйти на мощность передачи в 1 кВт.
Почему термоэлектрика, а не солнечные панели?
Ключевое инженерное решение проекта — отказ от традиционных фотоэлектрических преобразователей в пользу термоэлектрических генераторов. Разработчики из португальского Института физики перспективных материалов, нанотехнологий и фотоники (IFIMUP) и их коллеги из Университета Порту, CeNTI, INESC TEC, а также университетов Лиможа и Виго объясняют этот выбор спецификой работы на орбите. Для роя микроспутников и наноспутников, площадь которых крайне ограничена, размещение эффективных солнечных батарей зачастую невозможно. Термоэлектрический приёмник компактнее и может принимать энергию от лазера даже в теневой стороне орбиты, что делает систему независимой от положения относительно Солнца.
Технология двойного назначения: энергия для одних, угроза для других
Сам факт направленной передачи энергии мощностью до 1 кВт вызывает вопросы у специалистов по орбитальной безопасности. Если для наземных объектов или авиации такое излучение не представляет критической опасности, то для космических аппаратов ситуация иная. Лазерный луч такой мощности способен не только заряжать аккумуляторы дружественных спутников, но и выводить из строя или повреждать чувствительную оптику и электронику других объектов на орбите. Разработка, создававшаяся как сугубо энергетическая, обретает черты системы двойного назначения, что неизбежно привлечёт внимание регуляторов космической деятельности.
Ранее в рамках проекта WiPTherm консорциум сосредотачивался исключительно на создании источника питания для микроспутников. Концепция предполагает использование крупного корабля-заправщика на высокой орбите, где Солнце не закрывается Землёй. Такой корабль мог бы последовательно «подсвечивать» целые рои малых аппаратов, поддерживая их системы и даже питая электроракетные двигатели для коррекции орбиты.
Успешная демонстрация в Португалии сдвигает сроки внедрения технологии. Если разработчикам удастся решить проблему рассеивания тепла и повысить КПД приёмника, первые коммерческие системы лазерной зарядки на орбите могут появиться в течение ближайшего десятилетия. Однако, прежде чем это произойдёт, международному сообществу предстоит выработать протоколы безопасности, чтобы энергетический луч не стал оружием.
