Snahy o přenos solární energie z vesmíru na Zemi

Vědci provádějí experimenty s generováním solární energie ve vesmíru a jejím bezdrátovým přenosem zpět na Zemi.

Simulace britské solární družice CASSIOPeiA. Foto: Space Solar — Simulace britské solární družice CASSIOPeiA. Foto: *Space Solar*

Ali Hajimiri, profesor elektrotechniky na Kalifornském technologickém institutu (Caltech), strávil podle CNN deset let výzkumem způsobů, jak vypouštět solární články do vesmíru a přenášet energii zpět na Zemi. Letos Hajimiri a jeho kolegové učinili další krok k tomu, aby se výroba solární energie ve vesmíru stala realitou. V lednu 2023 vypustili Maple, 30 centimetrů dlouhý prototyp vybavený flexibilním ultralehkým vysílačem. Jejich cílem je sbírat energii ze Slunce a bezdrátově ji přenášet ve vesmíru. Množství elektřiny, které tým shromáždil, stačí k rozsvícení dvou LED žárovek.

Širším cílem vědců však bylo zjistit, zda by Maple mohl paprskem přenášet energii zpět na Zemi. V květnu 2023 se tým rozhodl provést experiment, aby zjistil, co se stane. Na střeše kampusu Caltechu v Pasadeně v Kalifornii se Hajimirimu a několika dalším vědcům podařilo zachytit signál z Maple. Energie, kterou detekovali, byla příliš malá na to, aby byla užitečná, ale podařilo se jim bezdrátově přenášet elektřinu z vesmíru.

Výroba solární energie ve vesmíru není příliš složitá myšlenka. Lidé mohou využít obrovskou energii Slunce ve vesmíru. Je to zdroj elektřiny, který je neustále k dispozici a neovlivňuje ho špatné počasí, oblačnost, noční doba ani roční období. Existuje mnoho různých nápadů, jak toho dosáhnout, ale metoda funguje takto. Solární družice o průměru větším než 1,6 km jsou vypouštěny na oběžné dráhy ve vysokých nadmořských výškách. Vzhledem k masivní velikosti konstrukce se skládají ze stovek tisíc menších, masově vyráběných modulů, jako jsou kostky Lego, které ve vesmíru sestavují autonomní roboti.

Solární panely satelitu budou shromažďovat sluneční energii, přeměňovat ji na mikrovlny a bezdrátově ji přenášet na Zemi prostřednictvím velmi velkého vysílače signálu, který lze s vysokou přesností přenášet na konkrétní místo na zemi. Mikrovlny mohou snadno proniknout mraky a nepříznivým počasím a mířit k přijímací anténě na Zemi. Poté se mikrovlny přemění zpět na elektřinu a dodávají se do sítě.

Přijímací antény mají průměr přibližně 6 kilometrů a lze je postavit na souši nebo na moři. Protože je struktura sítě téměř průhledná, lze půdu pod ní využít pro solární panely, farmy nebo jiné aktivity. Jedna družice pro sběr sluneční energie ve vesmíru může poskytnout 2 gigawatty elektřiny, což odpovídá dvěma středně velkým jaderným elektrárnám ve Spojených státech.

Velkou překážkou této technologie byly vysoké náklady na umístění elektráren na oběžnou dráhu. V posledním desetiletí se to začalo měnit, protože společnosti jako SpaceX a Blue Origin začaly vyvíjet opakovaně použitelné rakety. Náklady na starty se nyní pohybují kolem 1 500 dolarů za kilogram, což je asi 30krát méně než v éře raketoplánů na začátku 80. let.

Zastánci této myšlenky tvrdí, že vesmírná solární energie by mohla dodávat energii rozvinutým zemím, které mají obrovské energetické potřeby, ale postrádají infrastrukturu. Mohla by také sloužit mnoha odlehlým arktickým městům a vesnicím, které jsou každý rok měsíce v naprosté tmě, a pomáhat komunitám, které přišly o elektřinu v důsledku přírodních katastrof nebo konfliktů.

I když je mezi konceptem a komercializací ještě dlouhá cesta, vlády a společnosti po celém světě věří, že vesmírná solární energie může uspokojit rostoucí poptávku po čisté elektřině a pomoci řešit klimatickou krizi. V USA plánuje Výzkumná laboratoř letectva v roce 2025 vypustit malé experimentální plavidlo s názvem Arachne. Americká výzkumná laboratoř námořnictva v květnu 2020 vypustila modul na orbitálním testovacím plavidle pro testování hardwaru pro výrobu solární energie ve vesmírných podmínkách. Čínská akademie kosmických technologií si klade za cíl vypustit v roce 2028 satelit se solárními bateriemi na nízkou oběžnou dráhu a v roce 2030 na vysokou oběžnou dráhu.

Britská vláda provedla nezávislou studii a dospěla k závěru, že výroba solární energie ve vesmíru je technicky proveditelná s konstrukcemi, jako je CASSIOPeiA, družice o délce 1,7 km, která dokáže dodat 2 gigawatty energie. Evropská unie také vyvíjí program Solaris, jehož cílem je určit technickou proveditelnost solární energie ve vesmíru.

V Kalifornii strávil Hajimiri a jeho tým posledních šest měsíců zátěžovým testováním prototypů, aby shromáždil data o návrzích nové generace. Hajimiriho konečným cílem je série flexibilních lehkých plachet, které lze přepravovat, vypouštět a rozkládat ve vesmíru, s miliardami komponent, které pracují v dokonalé synchronizaci a dodávají energii tam, kde je potřeba.

An Khang (podle CNN )

Zdrojový odkaz