Dodaj 24sata među omiljene izvore na Googleu
Istraživači koji rade na projektima financiranima sredstvima EU-a razvijaju minijaturne uređaje koji bi mogli pretvarati infracrveno Sunčevo zračenje i raspršene radiovalove u dodatnu energiju za satelite
Sateliti u svemiru rasipaju energiju. Dio radiovalova širi se izvan područja kojima su namijenjeni, dok je dio Sunčeva zračenja koje dopire do svemirske letjelice izvan dometa onoga što konvencionalne solarne ploče mogu učinkovito iskoristiti. Istraživači iz sedam europskih zemalja udružili su snage kako bi ispitali može li se dio te izgubljene energije povratiti.
U okviru inicijative POWERSAT, koju podupire Europsko vijeće za inovacije, razvijaju se minijaturni uređaji koji bi mogli prikupljati raspršene radiovalove i infracrveno Sunčevo zračenje te tako satelitima osigurati dodatni izvor energije.
U svemiru je važan svaki vat snage i svaki gram mase. Sateliti imaju ograničen prostor za sustave za napajanje, a dodatna oprema može povećati masu i troškove misije. Bi li se prikupljanjem energije koja bi inače bila izgubljena mogao osigurati koristan dodatni izvor energije? Tim projekta POWERSAT istražuje dva načina na koja bi se to moglo postići. Jedan uključuje prikupljanje radiovalova koji se šire izvan područja kojima su namijenjeni. Drugi je usmjeren na prikupljanje infracrvenog Sunčeva zračenja koje konvencionalne solarne ploče ne mogu iskoristiti.
- Postoje različiti dijelovi elektromagnetskog spektra iz kojih bi se energija mogla prikupljati - rekao je Dragos Dancila, izvanredni profesor mikrovalnog inženjerstva na Sveučilištu u Uppsali u Švedskoj, čija su istraživanja usmjerena na antene i radiofrekvencijske sustave.
Sateliti komuniciraju sa Zemljom i međusobno s pomoću radiovalova. Međutim, ne stiže sva ta energija do predviđenog odredišta. Dio radiovalova širi se izvan područja kojima su namijenjeni, slično svjetlosnom snopu svjetiljke koji se proteže i izvan zida prema kojem je usmjeren. Ta energija koja se gubi, što je poznato i kao rasipanje energije, mogla bi se prikupljati posebnom antenom koja se naziva ispravljačka antena (rektena).
Rektene već postoje na Zemlji, gdje mogu prikupljati raspršenu energiju radiovalova u fiksnim sustavima na tlu. Izazov za istraživače projekta POWERSAT jest razviti uređaj manjih dimenzija koji je dovoljno otporan da izdrži uvjete u orbiti, gdje temperature mogu znatno oscilirati, te da pritom pouzdano radi na satelitu koji se neprestano kreće.
- Jedan je od ciljeva iskoristiti na satelitima energiju koja bi se inače izgubila - rekao je Afshin Ziaei, koordinator projekta u sjedištu istraživačkog centra Thales Research u Francuskoj, koji se specijalizirao za radiokomunikacije i mikrovalne sustave.
Tim predviđa da bi sateliti nosili više rektena veličine nekoliko centimetara, smještenih u blizini komunikacijskih antena. One bi prihvaćale dio raspršenih mikrovalova, prikupljale energiju i pretvarale raspršeno zračenje u malu, ali iskoristivu količinu električne energije.
Primjenom te tehnike istraživači nastoje povećati raspoloživu električnu snagu satelita za do 10 %. Time bi se mogao produljiti njegov radni vijek ili omogućiti napajanje dodatnih instrumenata bez potrebe za većim sustavom za napajanje.
- Uvijek je riječ o masi - rekao je Dancila.
Dodatna snaga mogla bi biti osobito korisna za elektroničke uređaje male snage, kao što su senzori za nadzor svemirske letjelice.
- Mogli bi se ugraditi brojni senzori, primjerice za nadzor komunikacijskih antena ili za praćenje svemirskog otpada koji bi se mogao približiti satelitu - rekao je Dancila.
Rektene bi mogle omogućiti i oblik bežične komunikacije s malom potrošnjom energije koji se naziva komunikacija povratnim raspršenjem. Maleni senzori ili susjedni sateliti mogli bi uz vrlo malu potrošnju energije razmjenjivati jednostavne poruke tako što bi mijenjali postojeće signale i odbijali ih, slično kao kad se zrcalom usmjerava Sunčeva svjetlost prema nekome.
Radiovalovi su samo jedan od izvora energije koju istraživači žele povratiti. Tim projekta POWERSAT istražuje i mogućnosti iskorištavanja Sunčeve svjetlosti, točnije infracrvenog dijela spektra koji konvencionalne solarne ploče ne mogu učinkovito iskoristiti.
Istraživači razvijaju antene koje su toliko sitne da bi na površinu nokta stalo nekoliko milijuna takvih antena. Te bi se antene nalazile na strani svemirske letjelice okrenutoj prema Suncu, uz konvencionalne solarne ploče, te bi prikupljale infracrveno zračenje i pretvarale ga u električnu energiju.
Kristiaan Pelckmans, izvršni direktor švedske tehnološke tvrtke FaDO i partner na projektu POWERSAT, izjavio je da bi se takvim pristupom mogla postići učinkovitost od 80 % ili više, u usporedbi s približno 30 % koliko iznosi učinkovitost uobičajenih solarnih ploča.
Te sitne antene nisu predviđene kao zamjena za konvencionalne solarne ploče. Naprotiv, one bi trebale raditi zajedno s konvencionalnim solarnim pločama, čime bi svemirske letjelice mogle iskoristiti veći dio Sunčeva zračenja koje do njih dopire.
- Tim bi se pristupom mogla postići znatno veća učinkovitost, što znači i veću električnu snagu - rekao je Pelckmans.
Taj bi se pristup mogao primjenjivati i na Zemlji, primjerice u solarnim elektranama, gdje bi se uz postojeće fotonaponske ploče mogli postaviti slični uređaji kako bi se prikupilo više energije.
- U osnovi, ti bi se uređaji mogli upotrebljavati svugdje gdje se upotrebljavaju Sunčani članci - rekao je Pelckmans.
Istraživači još rade na tome da pokažu kako pojedinačne komponente mogu ostvariti ono što se od njih očekuje. Razvoj sitnih antena pokazao se zahtjevnim, osobito zbog složenosti izrade dioda koje rade zajedno s tim antenama.
- Diode smo morali izrađivati dvaput da bismo postigli željeni rezultat - rekao je Ziaei.
Istraživači se nadaju da će do kraja 2026. prvi put uspješno pokazati kako se mikrovalovi mogu pretvarati u iskoristivu električnu energiju u okviru postupka prikupljanja Sunčeve energije. Nakon toga ispitat će mogućnost prikupljanja mikrovalova u četirima različitim dijelovima spektra primjenom manjih rektena.
Čak i ako te demonstracije budu uspješne, moglo bi proći još mnogo vremena prije nego što ta tehnologija dospije u orbitu. Pelckmans procjenjuje da bi moglo proći i do deset godina prije nego što tehnologija bude spremna za primjenu u svemiru. Svemirska oprema mora izdržati naprezanja tijekom lansiranja i godinama pouzdano raditi u zahtjevnim uvjetima u orbiti prije nego što se može upotrijebiti u stvarnoj svemirskoj misiji.
Istraživanje bi trebalo trajati do kraja 2027., a tim do tada planira u laboratorijskim uvjetima pokazati da njegov pristup funkcionira.
Sateliti koji se za širokopojasni pristup internetu i komunikaciju oslanjaju na veze s drugim svemirskim letjelicama mogli bi biti jedno od područja buduće primjene te tehnologije. Iste antene koje se upotrebljavaju za te veze mogle bi služiti i za prikupljanje energije te tako osigurati nešto veću električnu snagu bez potrebe za zasebnim sustavom za napajanje.
Općenito gledano, povrat energije koja bi se inače izgubila mogao bi pridonijeti boljem iskorištavanju sve sofisticiranijih satelitskih sustava.
Istraživanje se provodi u vrijeme kada Europa širi svoju satelitsku infrastrukturu, nastojeći istodobno svemirske aktivnosti učiniti otpornijima i održivijima. Programom IRIS² EU razvija novu satelitsku mrežu za sigurnu povezivost, dok se predloženim Aktom EU-a o svemiru nastoje uspostaviti zajednička pravila za sigurnije, otpornije i okolišno održivije svemirske aktivnosti.
U tom bi kontekstu tehnologije koje omogućuju da se iz svakog satelita dobije više korisne energije mogle dodatno pridonijeti učinkovitijem radu svemirskih letjelica i potencijalno produljiti njihov korisni vijek trajanja. Za sada je, međutim, cilj dokazati da tehnologija funkcionira.
- Naš je cilj pokazati da taj pristup funkcionira. Nakon toga, na industriji je da tu tehnologiju plasira na tržište - rekao je Ziaei.
Autor: Jonathan O'Callaghan
Članak je izvorno objavljen u časopisu Horizon, posvećenom istraživanjima i inovacijama u EU-u. Istraživanja navedena u ovom članku djelomično je financiralo Europsko vijeće za inovacije (EIC).
Dodatne informacije:
24sata © 2026
