Il Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module (PRAM), lanciato nello spazio dall’US Naval Research Laboratory, servirà a dimostrare la possibilità di trasformare l’energia catturata al di sopra dell’atmosfera terrestre per fornire alimentazione elettrica alle attività umane sul nostro pianeta.
Lo scorso 17 maggio, l’US Naval Research Laboratory ha lanciato in orbita, a bordo dell’Air Force X-37B Orbital Test Vehicle, il modulo PRAM (Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module) con lo scopo di indagare sul potenziale utilizzo terrestre dell’energia solare catturata nello spazio. In particolare, il modulo testerà la capacità di raccogliere energia dal suo pannello solare e trasformarla in microonde a radiofrequenza per poterla trasmettere. Paul Jaffe, ricercatore capo del progetto PRAM, ha commentato: “Per quanto ne sappiamo, questo esperimento è il primo test in orbita riguardante hardware progettato specificamente per i satelliti adibiti alla raccolta dell’energia solare, i quali potrebbero svolgere un ruolo rivoluzionario nel nostro futuro energetico”.
Funzionamento e obiettivi
Il PRAM è un modulo quadrato di 12 pollici formato da piastrelle che raccolgono la luce solare e la trasformano in modo tale da poterla trasmettere tramite microonde. Come affermato da Chris Depuma, responsabile del programma: “Avremmo potuto anche convertire la luce solare per la trasmissione ottica di energia elettrica. Questa soluzione potrebbe avere più senso per le applicazioni lunari, perché sulla Luna non c’è atmosfera. Infatti, lo svantaggio con l’ottica è che si può perdere molta energia nel passaggio attraverso l’atmosfera e le nuvole.”
L’obiettivo ultimo della ricerca, se i risultati saranno positivi, è di permettere la realizzazione di un sistema funzionante su un veicolo spaziale ad hoc per testare la trasmissione di energia sulla Terra. Lo sviluppo del “solare spaziale” potrebbe supportare la fornitura di energia a installazioni remote come le basi operative avanzate o le strutture impiegate per la risposta alle calamità naturali.
L’esperimento con il PRAM ha consentito ai ricercatori di testare l’hardware nelle condizioni reali dello spazio. La luce solare viaggia attraverso l’atmosfera terrestre, che ne filtra lo spettro e ne riduce anche la luminosità. Quindi un sistema solare spaziale che viaggia al di sopra dell’atmosfera catturerebbe più energia da ciascuna delle bande di colore della luce solare. Jaffe ha affermato: “C’è più blu nello spettro nello spazio, che consente di aggiungere un altro strato alle celle solari per trarne vantaggio. Questo è uno dei motivi per cui la potenza per unità di area di un pannello solare nello spazio è maggiore che sulla Terra.”
L’evoluzione del “solare spaziale” negli anni
L’uso dell’energia solare per far funzionare i satelliti è iniziato al principio dell’era spaziale con un altro veicolo spaziale del NRL, Vanguard I, il primo satellite ad avere celle solari. L’esperimento in corso si concentra sul processo di conversione dell’energia e sulle conseguenti prestazioni termiche. L’hardware fornirà ai ricercatori i dati relativi alla temperatura, insieme all’efficienza del PRAM nella produzione di energia. I risultati guideranno la progettazione di futuri prototipi di sistemi per il “solare spaziale”.
Il National Security Space Office aveva raccomandato già nel 2007 uno studio di fattibilità della tecnologia satellitare per lo sfruttamento dell’energia solare. L’expertise dell’NRL con i satelliti a energia solare, che risale agli anni ’50, oltre all’attività pionieristica da esso svolta nel settore spaziale, compreso lo sviluppo del Global Poitioning System (GPS), ha guidato i suoi ricercatori nell’esplorazione sempre più approfondita di questo campo.
Il programma PRAM ha visto la partecipazione di diversi partner: oltre all’US Naval Laboratory, l’Operational Energy Capability Improvement Fund presso l’Ufficio del sottosegretario della Difesa per la Ricerca e l’Ingegneria, l’US Naval Research Laboratory, il Rapid Capabilities Office del Dipartimento dell’Air Force, lo Space Test Program del Dipartimento della Difesa, Boeing, TSC Praxis Operations, Gulfview Research, Odin Engineering e SpaceQuest.