Bilim insanları nano uydulara güç sağlamak için yüksek güçlü optik fiber lazer geliştirdi

Lazerlerin uzayda kullanılması bir gerçektir. Radyo dalgaları yüzyıllardır uzay iletişiminin omurgası olmasına rağmen, daha fazla verinin daha hızlı iletilmesi talebi, bu daha hafif, daha esnek ve daha güvenli (insan gözüyle görülmeyen) kızılötesi ışınları uzay iletişiminin geleceği haline getirdi. .

Yakın zamanda, uzay araştırmalarına yönelik mikro uydu gücü alanında kablosuz enerji aktarımına yönelik öncü çözümlerin geliştirilmesine adanmış bir Avrupa projesi olan WipTherm sona erdi. Projenin beş ortağından biri olan Sistem ve Bilgisayar Mühendisliği, Teknoloji ve Bilim Enstitüsü (INESC TEC), yüksek güçlü bir optik fiber lazer geliştirmeye odaklandı. İleri Malzemeler, Nanoteknoloji ve Fotonik için Fizik Enstitüsü (IFIMUP) ve Porto Üniversitesi Fen Fakültesi (FCUP), projenin koordinasyonundan sorumlu kuruluşlardı.

Araştırma ekibi, çözümü Portekiz’in batı kıyısındaki bir şehir olan Aveiro’daki bir hava üssünde gösterdi. INESC TEC Uygulamalı Fotonik Merkezi’nde (CAP) araştırmacı olan Orlando Frazão, projenin sonuçlarına ilişkin “çok olumlu bir değerlendirme” yaptı. “Yüksek güçlü lazerler hakkındaki bilgimizi artırmayı ve çeşitli potansiyel uygulamalara sahip yeni optik fiber lazerler geliştirmeyi başardık.”

Portekiz Ar-Ge Enstitüsü tarafından geliştirilen lazerler, uzay araştırmalarında özellikle önemlidir. Sinyali taşımak için elektrik akımı yerine ışığın kullanıldığı fiber optik iletişim, uzay iletişimi gibi senaryolarda uygun bir seçenektir.

“Konsorsiyumdaki rolümüz, tamamı optik fiberden yapılmış, 1550 nanometre aralığında çalışan, maksimum 40 Watt güce sahip, yüksek güçlü bir lazer geliştirmeye odaklandı. Ayrıca, 27 termoelektrik sensörü aynı anda aydınlatabilen bir teleskop tasarladık. FCUP’taki araştırmacı ve Profesör, “bir dizi mercek” dedi.

WipTherm’in São Jacinto hava üssündeki son gösterimi sırasında araştırmacılar, termoelektrik sensörlere güç sağlamak için 20 Watt’lık güç çıkışı elde etmeyi başardılar. Orlando Frazão, “Gelecekteki gelişmeler, kW’a yakın güçler elde etmek için bu lazerlerin darbeli lazerlere dönüştürülmesini içerebilir” diye ekledi.

“Asıl amaç, yeterli güç elde etmek ve termoelektrik sistemde bir sıcaklık gradyanı oluşturmak için sürekli emisyon lazerleri geliştirmekti. Lazerlerin uzayda kullanımı bir gerçektir; ancak lazerler, kullanılabilecek araçlar olduğundan daha fazla bakım gerektirir. Askeri amaçlar için hangi tür lazerlerin, hangi özelliklerin akademik amaçlarla veya ticari çözüm olarak kullanılabileceğini anlamaya çalışıyoruz” dedi.

Uydulara enerji sağlayan lazerler

“Güç”, Porto Üniversitesi tarafından koordine edilen projenin anahtar kelimelerinden biridir. WipTherm’in ana hedefi, CubeSat teknolojilerinde kullanılan enerji depolama bileşenlerini (örn. mikro ve nano uydular) yeniden şarj etmek için yenilikçi bir kablosuz enerji aktarım sistemi yaratmaktı.

Ve bu çok önemli: CubeSat teknolojilerindeki ilerlemelerle birlikte bu pazar segmentindeki enerji talebi de arttı; daha büyük güneş panelleri, verimli enerji depolama sistemleri ve diğer enerji aktarma ve toplama sistemlerine ihtiyaç duyuldu. Gösteri sırasında ekip, CubeSat’ı şarj etmek için yüksek güçlü bir lazer kullandı. IFIMUP tarafından geliştirilen termoelektrik sensörlerle donatılan bu çok küçük uydu, 1500 nanometrelik ışığı absorbe ederek şarj verimliliğini artırdı.

Orlando Frazão’ya göre proje kapsamında geliştirilen çalışmaların sektörün geleceği üzerindeki potansiyel etkisini anlamak için “henüz erken”. Ancak WipTherm ile öğrenim görmek araştırmacıların yeni bir Avrupa projesi olan Transition’a odaklanmasına olanak tanıyor. Orlando Frazão, “Bu yeni projeye, lazer kullanarak şarj etme fikrine yönelik bir iş modelini zaten dahil ettik” dedi.