太空太阳能演示器的 MAPLE 实验能够将收集到的太阳能无线传输到太空中的接收器，并将能量引导到地球。

MAPLE 内部的图像，该仪器安装在太空太阳能演示器上，实现了能量在太空中的无线传输。 （图片来源：加州理工学院）

太空太阳能原型机首次展示了其通过太空无线传输电力并将可检测到的能量引导到地球的能力。该实验证明了从太空获取近乎无限的太阳能的可行性。 

由于太空中的太阳能不受昼夜、云层遮挡或地球天气等因素的影响，因此它始终可用。事实上，据估计，太空收集器的发电量可能是地球表面任何地点太阳能电池板发电量的八倍。 

无线功率传输是通过低轨道功率传输实验微波阵列（MAPLE）实现的，MAPLE是一组灵活且轻便的微波功率发射器，是空间太阳能发电演示器（SSPD-1）携带的三台仪器之一）。

SSPD-1 于 2023 年 1 月发射，作为加州理工学院 (Caltech)太空太阳能项目(SSPP) 的一部分，该项目的主要目标是在太空收集太阳能，然后将其传输到地球表面。

天基太阳能项目联合主任阿里·哈吉米里 (Ali Hajimiri) 博士在一份声明中表示： “通过迄今为止进行的实验，我们确认 MAPLE 可以成功地将电力传输到太空接收器。” “我们还能够对阵列进行编程，将其能量引导至地球，这是我们在加州理工学院检测到的。当然，我们已经在地球上对其进行了测试，但现在我们知道它可以在太空旅行中幸存并在那里运行”。

MAPLE 演示了通过空间无线传输能量，将能量从发射器发送到一英尺外的两个独立的接收器阵列，在那里能量转化为电能。它用于点亮一对 LED。 

SSPD-1 科学家致力于检测加利福尼亚州加州理工学院摩尔实验室屋顶上 MAPLE 的能量。（图片来源：Ali Hajimiri/Calech）

然后，该仪器从安装在装置中的一个小窗口将能量发射到帕萨迪纳加州理工学院戈登和贝蒂摩尔工程实验室的屋顶。

由于 MAPLE 不是密封的，因此实验还证明了其在恶劣的太空环境中运行的能力，同时会受到温度大幅波动和太阳辐射的影响。大型 SSPP 装置很快就会感受到该原型机所经历的情况。

哈吉米里补充道：“据我们所知，没有人能够在太空中展示无线能量传输，即使是使用昂贵的刚性结构。” “我们正在利用灵活、轻量的结构和我们自己的集成电路来做到这一点。这是第一次！”

从太空拍摄的 MAPLE 内部照片，发射阵列在右侧，接收器在左侧。（图片来源：SSPP）

在加州理工学院的一段视频中，负责开发 MAPLE 的加州理工学院的 Hajimiri 解释了通过空间无线传输能量是如何基于一种称为“干扰”的量子现象的。

干涉是由于光的波状性质而产生的。当两个光波重叠时，如果它们同相，波就会对齐，波峰相遇并产生一个更大的峰，其高度是两个原始峰的总和。这称为相长干涉。 

然而，如果光波异相并且在未对准的情况下重叠，则波峰可能会遇到波谷，并且两者都会被抵消，这一过程称为相消干涉。 

哈吉米里说：“如果你有多个能源在同一阶段协同运作，你实际上可以将能量引导到一个方向，这样所有的能源只会在一个方向上相加，而在所有其他方向上相互抵消。” “就像放大镜可以将光线聚焦到一个小点一样，你实际上可以控制时间，这样你就可以将所有能量集中在比你开始的区域更小的区域。”

通过精确控制这个过程的时间，能量的方向可以在纳秒级上非常快速地调整，并且电力可以被重定向到太空接收器甚至地球上的接收器。总之，这使得能量能够被引导到所需的位置而不是其他地方，并且所有这一切都可以在不需要任何移动机械部件的情况下完成。

Hajimiri 和他的团队现在正在评估组成 MAPLE 的各个单元的性能。这是一个艰苦的过程，需要长达六个月的时间才能完成。这将使他们能够提供反馈，指导未来系统完全实现版本的开发。

按照计划，SSPP最终将由一组模块化航天器组成，收集太阳光，将其转化为电能，并将其转化为微波，然后将其发射到很远的距离，包括返回需要能量的地球。这可能包括全球目前现有能源基础设施服务较差的地区。

哈吉米里总结道：“就像互联网使信息获取大众化一样，我们希望无线能量传输使能源获取也惠及大众。” “地面上不需要能源传输基础设施来接收这种电力。这意味着我们可以将能源发送到偏远地区以及遭受战争或自然灾害破坏的地区。”