Несмотря на то, что большая часть программы полетов экспериментального космоплана Boeing X-37B засекречена, некоторые из его задач не связаны исключительно с военными целями. Поэтому информация о проводимых опытах постепенно становится доступной. Так, недавняя научная работа раскрыла детали испытаний микроволнового излучателя, который в будущем может быть использован для орбитальных солнечных электростанций, передающих энергию на Землю или другое небесное тело.
Иногда стремление военных к максимальной секретности сталкивается с требованиями законодательства и условиями, установленными заказчиками исследований. В связи с этим результаты некоторых экспериментов должны быть опубликованы в открытом доступе, хотя это и происходит без излишней публичности и привлечения широкого внимания. Space.com нашел публикацию на рецензируемом научном портале IEEE Xplore, в документе изложены принципы формирования сфокусированного луча микроволнового излучения, а также особенности фокусировки миллиметрового диапазона.
Авторами данной статьи являются специалисты из исследовательских лабораторий ВВС ( AFRL), флота (NRL) и Министерства энергетики (SNL) США, а также компании Raytheon и Киотского университета. Среди прочего в материале содержится информация о программе Дополнительных демонстраций и исследований космической солнечной энергии ( SSPIDR). Ее практическая реализация пока находится в стадии планирования, однако предшествующий эксперимент в настоящий момент осуществляется в космосе, на борту X-37B.
Он называется PRAM-FX и представляет собой квадратную плитку со стороной около 30,5 сантиметра и толщиной в пять-семь сантиметров. На одной стороне — массив фотопреобразователей, на другой — фазированная антенная решетка, предназначенная для генерации направленного микроволнового луча. В рамках эксперимента передачу энергии на Землю или другие приемники в космосе проводить не будут. Задача PRAM-FX — анализ эффективности преобразования солнечного света в сфокусированное радиоизлучение с целью обеспечения энергией удаленных потребителей.
Поскольку продолжающаяся сейчас миссия X-37B еще не завершена, как и эксперименты в ее рамках, финальных результатов PRAM-FX нет, только предварительные. И они, на первый взгляд, не вызывают особого восторга: всего 8% энергии солнечного света переводится в радиолуч, часть из которой будет дополнительно потеряна при преобразовании на приемнике. Но, во-первых, уже разработаны пути улучшения ситуации, а во-вторых, для некоторых применений другие варианты могут оказаться даже менее удобными.
Использование радиопередачи энергии с орбиты для питания земной поверхности не единственная задумка. Несмотря на то, что целесообразность такого подхода для Земли пока остается неясной, он может оказаться весьма эффективным во время полярных миссий на Луне. В кратерах, где солнечный свет не проникает на протяжении миллионов лет, находятся значительные запасы водяного льда. Для его извлечения требуется большое количество энергии, которую либо необходимо транспортировать с собой (например, в виде аккумуляторов), либо получать с орбиты.
Программа SSPIDR, развивающая задел PRAM-FX, подразумевает уже три отдельных эксперимента — Arachne, SPINDLE и SPIRRAL. Первым проектом станет устройство, предназначенное для демонстрации процесса передачи энергии с орбиты на Землю, и компания Northrop Grumman начала производство необходимых компонентов. Запуск запланирован на 2024 год, но каким именно образом планируется выводить прибор в космос, пока не ясно. Неизвестно даже, будет это отдельный спутник или инструмент в составе какого-то другого аппарата (например, также X-37B).
SPINDLE, он станет полноценным демонстратором всей системы, охватывающей фотопреобразователи, спутниковую платформу и ретранслятор энергии. Сроки реализации проекта пока не определены: возможно, потребуется дождаться возвращения PRAM-FX и результатов остальных тестов. Наконец, SPIRRAL полетит раньше всех — в 2023 году. Этот эксперимент отправится на МКС, где будет размещен на внешней подвеске для научных приборов и образцов. Его задача заключается в проверке всех необходимых материалов на устойчивость к условиям открытого космоса.