Satelity, dzięki którym działają nawigacja, łączność i internet w odległych miejscach, marnują część energii: sygnały radiowe rozchodzą się poza cel, a panele słoneczne nie wykorzystują podczerwieni. Europejski zespół projektu POWERSAT chce ten prąd odzyskać za pomocą maleńkich anten, a podobne rozwiązanie mogłoby kiedyś trafić także do fotowoltaiki na Ziemi — a na końcu możesz sprawdzić, czy wiesz, jak działa rektenna i ile czasu potrzeba, by taka technologia poleciała w kosmos.
Satelity wydają się maszynami dopracowanymi w każdym szczególe, a jednak tracą część energii, którą mają w zasięgu. Dzieje się tak na dwa sposoby. Po pierwsze, fale radiowe wysyłane przez anteny łączności nie trafiają w całości tam, gdzie powinny, i część z nich rozprasza się w przestrzeni. Po drugie, zwykłe panele słoneczne nie radzą sobie z częścią światła, przede wszystkim z podczerwienią, więc ta energia po prostu przepada.
Na orbicie to poważny kłopot, bo systemu zasilania nie da się dowolnie rozbudować. Dragos Dancila, profesor inżynierii mikrofalowej z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji, zwraca uwagę, że przy projektowaniu satelitów masa zawsze jest kluczowym ograniczeniem. W kosmosie liczy się każdy wat mocy i każdy gram.
Odzyskaniem traconej energii zajmują się naukowcy z siedmiu krajów Europy w projekcie POWERSAT, wspieranym przez Europejską Radę ds. Innowacji (EIC). Koordynatorem jest Afshin Ziaei z Thales Research we Francji, specjalista od radiokomunikacji i systemów mikrofalowych. Wśród partnerów jest szwedzka firma technologiczna FaDO, którą kieruje Kristiaan Pelckmans.
Badacze idą dwiema drogami. Pierwsza dotyczy fal radiowych, druga – światła słonecznego, którego nie wykorzystują dzisiejsze panele.
Pierwszym narzędziem są rektenny. Nazwa łączy dwa słowa: antena i prostownik. Takie urządzenie wyłapuje mikrofale i zamienia je na prąd elektryczny. Na Ziemi rektenny już istnieją i odzyskują zabłąkaną energię radiową w stałych, naziemnych instalacjach. Wyzwanie polega na tym, by je zmniejszyć i uczynić na tyle wytrzymałymi, żeby przetrwały warunki panujące na orbicie.
Zespół planuje umieścić kilka rektenn wielkości kilku centymetrów w pobliżu anten komunikacyjnych satelity. Według informacji opublikowanych 6 października 2026 r. celem jest zwiększenie dostępnej mocy satelity nawet o 10 proc. Taki zapas energii mógłby się przydać na kilka sposobów:
Druga część projektu jest jeszcze śmielsza. Naukowcy pracują nad antenami tak małymi, że na powierzchni paznokcia zmieściłyby się ich miliony. Miałyby one trafić na stronę satelity zwróconą do Słońca, obok tradycyjnych paneli, i zamieniać na prąd podczerwień, której panele nie wykorzystują.
Kristiaan Pelckmans ocenia, że sprawność takiego rozwiązania mogłaby sięgnąć 80 proc. lub więcej. Dla porównania typowy panel słoneczny osiąga ok. 30 proc. (dane z artykułu Horizon z 6 października 2026 r.). Nanoanteny nie mają jednak zastąpić paneli, tylko z nimi współpracować.
Choć projekt powstaje z myślą o kosmosie, jego twórcy widzą też zastosowania bliżej domu. Według Pelckmansa podobne urządzenia można by dokładać do zwykłych paneli fotowoltaicznych na farmach słonecznych, żeby zbierały więcej energii. Jego zdaniem taka technologia nadaje się w zasadzie wszędzie tam, gdzie używa się ogniw słonecznych.
Drugi trop prowadzi do internetu z kosmosu. Unijny program IRIS² buduje nową sieć satelitarną do bezpiecznej łączności, a satelity przesyłające dane szerokopasmowo między sobą to jedno z potencjalnych zastosowań nowej technologii. Ich anteny mogłyby jednocześnie służyć do komunikacji i do zbierania energii. W tle jest też proponowany unijny akt o przestrzeni kosmicznej, który ma sprawić, że działania na orbicie będą bezpieczniejsze, odporniejsze i bardziej zrównoważone.
Na razie to etap laboratorium i prace nie idą gładko. Największą trudnością okazało się wykonanie diod, które muszą współpracować z antenami. Jak przyznaje Ziaei, zespół musiał wytwarzać element dwa razy, zanim osiągnął to, czego oczekiwał.
Plan na kolejne miesiące jest konkretny. Pod koniec 2026 r. badacze chcą zademonstrować zbieranie energii słonecznej nową metodą. Następnie przetestują pozyskiwanie mikrofal w czterech różnych zakresach widma przy użyciu mniejszych rektenn. Projekt potrwa do końca 2027 r., a jego celem jest udowodnienie, że rozwiązanie działa w laboratorium.
Na lot w kosmos trzeba będzie poczekać dłużej. Według szacunków Pelckmansa przytoczonych w październiku 2026 r. przygotowanie technologii do lotu może zająć nawet 10 lat, bo sprzęt kosmiczny musi przetrwać start rakiety i przez lata niezawodnie pracować na orbicie. Ziaei stawia sprawę jasno: zadaniem naukowców jest pokazać, że to działa, a wprowadzenie rozwiązania na rynek będzie należeć do przemysłu.
POWERSAT próbuje odzyskać energię, którą satelity tracą: rektenny mają zbierać rozproszone mikrofale, a mikroskopijne anteny – podczerwień, której nie wykorzystują panele. Jeśli testy się powiodą, satelity mogłyby zyskać nawet 10 proc. mocy, a podobne urządzenia mogłyby wspierać także zwykłą fotowoltaikę na Ziemi. Na efekty na orbicie trzeba jednak poczekać, bo prace laboratoryjne zaplanowano do końca 2027 r.
Artykuł powstał na podstawie tekstu Jonathana O’Callaghana opublikowanego w Horizon, magazynie badań i innowacji UE (licencja CC BY 4.0); tekst został skrócony i opracowany.
5 pytań · minuta
poleca:
