加州理工学院的原型机实现了空间无线能量传输

SSPD-1 原型包括电力传输低轨道实验微波阵列（MAPLE），它使用灵活轻便的微波电力传输器将能量传输到所需位置。MAPLE 在太空中的成功运行验证了太空太阳能发电的可行性，其目的是在太空中收集太阳能并将其传输到地球表面。资料来源：加州理工学院

MAPLE是电力传输低轨道实验微波阵列的简称，也是SSPD-1中的三个关键实验之一，它由一个灵活的轻型微波电力发射器阵列组成，由使用低成本硅技术制造的定制电子芯片驱动。它利用发射器阵列将能量传送到所需位置。要使 SSPP 具有可行性，能量传输阵列必须重量轻，以尽量减少将其送入太空所需的燃料量；设备必须足够灵活，以便可以折叠成一个可以用火箭运输的包裹；还必须是一种总体成本较低的技术。

MAPLE由加州理工学院电子工程和医学工程布伦教授兼SSPP联合主任阿里-哈吉米里（Ali Hajimiri）领导的团队开发。

Hajimiri 说："通过迄今为止进行的实验，我们证实 MAPLE 能够成功地向太空中的接收器传输电力。我们还能够对阵列进行编程，将其能量导向地球，我们在加州理工学院检测到了这一点。当然，我们曾在地球上对其进行过测试，但现在我们知道它可以在太空中存活下来并在那里运行。"

利用单个发射器之间的建设性和破坏性干扰，一组功率发射器能够在没有任何移动部件的情况下改变其发射能量的焦点和方向。发射器阵列使用精确的定时控制元件，利用电磁波的相干相加，将功率有选择地动态聚焦到所需位置。这样就能将大部分能量传送到所需位置，而不会传送到其他地方。

MAPLE 有两个独立的接收器阵列，距离发射器约一英尺，用于接收能量，将其转换为直流电，并用其点亮一对 LED 灯，以演示太空中远距离无线能量传输的全过程。MAPLE 通过单独点亮每个 LED 并在它们之间来回切换，在太空中进行了测试。该实验没有密封，因此会受到太空恶劣环境的影响，包括大型 SSPP 装置有朝一日会面临的大范围温度波动和太阳辐射。

"据我们所知，即使是使用昂贵的刚性结构，也没有人在太空中演示过无线能量传输。我们正在利用灵活的轻型结构和我们自己的集成电路实现这一目标。这是第一次，"Hajimiri 说。

从太空拍摄的 MAPLE 内部照片，右侧为发射阵列，左侧为接收器。图片来源：SSPP

MAPLE 还包括一个小窗口，发射阵列可以通过这个窗口发射能量。位于加州理工学院帕萨迪纳校区戈登和贝蒂-摩尔工程实验室屋顶上的接收器检测到了发射的能量。接收到的信号出现在预期的时间和频率上，并根据其从轨道上传输的情况预测出了正确的频率偏移。

除了证明功率发射器在发射（1 月 3 日进行）和太空飞行后仍能正常工作外，该实验还为 SSPP 工程师提供了有用的反馈信息。功率发射天线以16个为一组，每组由一个完全定制的柔性集成电路芯片驱动，哈吉米里的团队目前正在通过评估较小组的干扰模式和测量各种组合之间的差异来评估系统内各个元件的性能。这一艰苦的过程需要长达六个月的时间才能全部完成，这将使团队能够找出不规则之处，并对其进行追踪。

太空太阳能发电提供了一种利用外层空间几乎无限的太阳能供应的方法，在外层空间，能源不受昼夜循环、季节和云层的影响，可以持续不断地获得，其发电量可能是地球表面任何位置太阳能电池板发电量的八倍。SSPP完全实现后，将部署一个由模块化航天器组成的星座，收集太阳光，将其转化为电能，然后再将其转化为微波，通过无线方式远距离传输到任何需要的地方--包括目前无法获得可靠电力的地方。

"灵活的电力传输阵列对于加州理工学院目前设计的帆状太阳能电池板星座至关重要，这些电池板一旦进入轨道就会展开，"SSPP 联合主任、航空航天与土木工程学院乔伊斯和肯特-克雷萨（Joyce and Kent Kresa）教授塞尔吉奥-佩莱格里诺（Sergio Pellegrino）说。

哈吉米里说："就像互联网使信息获取民主化一样，我们希望无线能源传输也能使能源获取民主化。接收这种电力不需要地面上的能源传输基础设施。这意味着我们可以向偏远地区和遭受战争或自然灾害破坏的地区输送能源。"

欧文公司董事长、加州理工学院董事会终身成员、慈善家唐纳德-布伦（Donald Bren）年轻时在《大众科学》杂志上发表的一篇文章中首次了解到天基太阳能制造的潜力。出于对太空太阳能潜力的好奇，2011 年，布伦找到加州理工学院时任校长让-路-夏莫，商讨创建太空太阳能研究项目的事宜。在随后的几年里，布伦和他的妻子布里吉特-布伦（Brigitte Bren，也是加州理工学院的理事）同意捐款资助该项目。对加州理工学院的第一笔捐款（最终将超过 1 亿美元，用于支持该项目和捐赠教授职位）是通过唐纳德-布伦基金会提供的。