太阳能是增长最快的可再生能源形式，目前占占全球发电量的 3.6%今天。这使其成为可再生能源市场的第三大来源，其次是水力发电和风能。
预计这三种方法将在未来几十年内呈指数级增长，达到到 2035 年为 40%，到 2050 年为 45%。总的来说，可再生能源预计将占到本世纪中叶将占据能源市场的 90%，其中太阳能约占一半。
然而，要实现这一转变，还需要克服一些技术挑战和问题。
太阳能发电的主要限制因素是间歇性，这意味着它只有在阳光充足的情况下才能收集电力。为了解决这个问题，科学家们花费了数十年的时间研究天基太阳能（SBSP），轨道上的卫星将每年 365 天、每天 24 小时不间断地收集电力。
为了开发这项技术，研究人员与太空太阳能发电项目加州理工学院 (SSPP) 最近使用用于低轨道能量传输实验的微波阵列（枫）。
MAPLE 是由加州理工学院领导的团队开发的但哈吉米里，布伦电气工程和医学工程教授，SSPP 联合主任。 MAPLE 是经测试的三项关键技术之一太空太阳能演示器（SSPD-1）。
该平台由一系列灵活、轻便的微波发射器组成，由定制电子芯片控制。该演示器采用低成本硅技术建造，旨在收集太阳能并将其传输到世界各地所需的接收站。
这SSPP于2011年开始当时，加州理工学院董事会终身成员唐纳德·布伦 (Donald Bren) 与加州理工学院时任校长 Jean-Lou Chameau 接洽，讨论创建 SBSP 研究项目。
布伦和他的妻子（也是加州理工学院的受托人）同意捐赠总计 1 亿美元来资助该项目，而诺斯罗普·格鲁曼公司提供了额外的1250万美元。 SSPD-1 发射于1月3日作为拼车计划的一部分，搭载于 SpaceX Falcon 9 顶部，并由维戈莱德太空船（航天公司提供精彩瞬间）。
为了使 SBSP 可行，卫星需要重量轻，以便能够以经济有效的方式发射，并且需要灵活，以便能够安装在有效载荷整流罩内（类似于詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）。
哈里·阿特沃特 (Harry Atwater) 是奥蒂斯·布斯 (Otis Booth) 工程与应用科学系领导主席、霍华德·休斯应用物理和材料科学教授以及液体阳光联盟主任，他是该项目的主要研究员之一。正如他在加州理工学院的一次演讲中解释的那样新闻稿:
“使用轻型结构在太空中演示无线功率传输是迈向太空太阳能和在全球范围内广泛使用太阳能的重要一步。例如，太阳能电池板已经在太空中用于为国际空间站供电，但为了发射和部署足够大的阵列为地球提供电力，SSPP 必须设计和创建超轻、廉价且灵活的太阳能能量传输系统。”
每个 SSPP 单元重约 50 公斤（110 磅），与通常重量在 10 至 100 公斤（22 至 220 磅）之间的微型卫星相当。每个单元折叠成约 1 m 的包装3（35 英尺3）的体积，然后展开成直径约 50 m（164 ft）的扁平正方形，一侧装有太阳能电池，另一侧装有无线电力发射器。
SPPD-1 组件未密封，这意味着它们暴露在太空的极端温度变化中。除了证明电力发射器能够在发射到太空中幸存之外，该实验还为 SSPP 工程师提供了有用的反馈。
“通过迄今为止我们进行的实验，我们确认 MAPLE 可以成功地将电力传输到太空中的接收器。”说哈吉米里。
“我们还能够对阵列进行编程，将其能量引导到地球，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。”
该演示器没有移动部件，依靠传输天线之间的相长和相消干扰来改变发射能量的焦点和方向。这些天线以 16 个为一组，每个天线均由定制的柔性集成电路芯片驱动。
它们还依靠精确的定时控制元件和电磁波的相干相加来确保发射的能量到达预定目标。两个接收器阵列距离发射天线约 30 厘米（1 英尺），用于将太阳能转换为直流电 (DC)。
它用于为一对 LED 灯供电，展示无线能量传输的完整序列。 MAPLE 通过单独点亮每个 LED 并在它们之间来回切换，成功地证明了这一点。
MAPLE 还包括一个小窗口，阵列可以通过该窗口发射能量，加州理工学院的接收器检测到该能量戈登和贝蒂摩尔工程实验室。该信号在预期的时间和频率被接收，并且具有基于其轨道的预测频移。
“据我们所知，即使使用昂贵的刚性结构，也没有人在太空中证明过无线能量传输，”说哈吉米里。 “我们正在利用灵活的轻型结构和我们自己的集成电路来做到这一点。这是第一次。”
该团队现在正在通过测试较小组的干扰模式并测量组合之间的差异来评估各个系统元件的性能。这个过程可能需要长达六个月的时间，使团队有足够的时间来检测异常情况并开发解决方案来通知下一代太阳能卫星。
除了 MAPLE 之外，SSPD-1 还进行了另外两个主要实验。这些是可部署在轨超轻复合材料实验(DOLCE)，一种 1.8 x 1.8 米（6 x 6 英尺）的结构，设计用于部署小型模块化航天器；ALBA，一系列 32 种不同类型的光伏电池，用于测试哪种在太空中最有效。
ALBA 测试正在进行中，而 DOLCE 尚未部署，这些实验的结果预计将在未来几个月内得出。同时，MAPLE实验的结果非常令人鼓舞，证明了关键的SBSP技术是可行的。哈吉米里说：
“就像互联网使信息获取民主化一样，我们希望无线能量传输使能源获取民主化。地面上不需要任何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。”
SBSP 的发电量有可能是地球表面太阳能电池板的八倍。当该项目完全实现时，加州理工学院希望部署一系列模块化航天器，收集太阳能，将其转化为电力，并将其转换为可以无线传输到世界任何地方的微波。
除了协助向清洁、可再生能源过渡之外，它还有可能扩大服务欠缺社区的使用范围。加州理工学院院长托马斯·F·罗森鲍姆 (Thomas F. Rosenbaum) 表示：
“向可再生能源的过渡对世界的未来至关重要，但如今却受到能源存储和传输挑战的限制。从太空发射太阳能是一种优雅的解决方案，由于布伦斯夫妇的慷慨和远见，它已经离实现更近了一步。唐纳德·布伦提出了一项艰巨的技术挑战，有望为人类带来显着的回报：一个由不间断的可再生能源供电的世界。”
