研究者たちは宇宙で太陽エネルギーを生成し、それを無線で地球に送信する実験を行っている。
英国設計のCASSIOPeiA太陽光発電衛星のシミュレーション。写真： Space Solar
CNNによると、カリフォルニア工科大学（Caltech）の電気工学教授、アリ・ハジミリ氏は10年にわたり、太陽電池を宇宙に打ち上げ、そのエネルギーを地球に送信する方法を研究してきた。今年、ハジミリ氏と同僚たちは、宇宙での太陽光発電の実現に向けて新たな一歩を踏み出した。2023年1月には、柔軟性の高い超軽量送信機を搭載した全長30センチメートルの試作機「Maple」を打ち上げた。彼らの目標は、太陽からエネルギーを集め、宇宙で無線送信することだ。チームが集めた電力は、LED電球2個を点灯させるのに十分な量だ。
しかし、研究者たちのより広範な目標は、メイプルが地球にエネルギーを送信できるかどうかを確認することでした。2023年5月、研究チームは何が起こるかを調べるための実験を行うことを決定しました。カリフォルニア州パサデナにあるカリフォルニア工科大学の屋上で、ハジミリ氏と他の数人の科学者はメイプルの信号を受信しました。検出されたエネルギーは実用には小さすぎましたが、宇宙から無線で電力を送信することに成功しました。
宇宙で太陽光発電を行うというのは、それほど複雑なアイデアではありません。人類は宇宙で太陽の膨大なエネルギーを活用できます。それは、悪天候、雲量、夜間や季節に左右されることなく、常に利用可能な電力源となります。これを実現するには様々なアイデアがありますが、その仕組みは次のとおりです。直径1.6kmを超える太陽光発電衛星を高高度軌道に打ち上げます。その巨大な構造のため、レゴブロックのように大量生産された小型モジュールを数十万個も集め、自律走行ロボットによって宇宙で組み立てられます。
衛星の太陽電池パネルは太陽エネルギーを集光し、マイクロ波に変換して、超大電力送信機を介して地球へ無線送信します。この送信機は地上の特定の地点へ高精度で送信可能です。マイクロ波は雲や悪天候を容易に透過し、地球上の受信アンテナへと到達します。そして、マイクロ波は再び電力に変換され、電力網へと送られます。
受信アンテナは直径約6キロメートルで、陸上または海上に設置できます。送電網はほぼ透明なので、その下の土地は太陽光パネルや農場、その他の活動に利用できます。宇宙にある太陽光発電衛星1基で2ギガワットの電力を供給でき、これは米国の中規模原子力発電所2基分に相当します。
この技術の大きな障壁は、発電所を軌道上に打ち上げるための高額なコストでした。しかし、過去10年間で、SpaceXやBlue Originといった企業が再利用可能なロケットの開発に着手したことで、状況は変わり始めています。現在、打ち上げコストは1キログラムあたり約1,500ドルで、1980年代初頭のスペースシャトル時代の約30分の1にまで低下しています。
この構想の支持者たちは、宇宙太陽光発電は、膨大なエネルギー需要を抱えながらもインフラが不足している先進国に電力を供給できると主張している。また、年間数ヶ月間完全な暗闇に見舞われる北極圏の多くの辺境の町や村に電力を供給し、自然災害や紛争で電力を失った地域社会を支援することも可能だ。
構想から商業化までにはまだまだ長い道のりがありますが、 世界中の政府や企業は、宇宙太陽光発電がクリーン電力への高まる需要を満たし、気候危機の解決に貢献できると考えています。米国では、空軍研究所が2025年に小型実験機「アラクネ」を打ち上げる予定です。米国海軍研究所は2020年5月、宇宙環境における太陽光発電ハードウェアの試験を行うためのモジュールを軌道試験機に搭載して打ち上げました。中国宇宙技術研究院は、2028年に低軌道、2030年に高軌道に太陽電池衛星を打ち上げることを目指しています。
英国政府は独自の調査を実施し、長さ1.7kmで2ギガワットの電力を供給できるCASSIOPeiAなどの設計により、宇宙での太陽光発電は技術的に実現可能であると結論付けました。欧州連合（EU）も、宇宙での太陽光発電の技術的実現可能性を判断するためのSolarisプログラムを開発しています。
カリフォルニアでは、ハジミリ氏と彼のチームは過去6ヶ月間、次世代設計に関するデータを収集するため、プロトタイプのストレステストを行ってきました。ハジミリ氏の最終目標は、宇宙空間で輸送、打ち上げ、展開できる、柔軟性が高く軽量な帆のシリーズです。数十億個の部品が完璧に同期して動作し、必要な場所にエネルギーを供給します。
アン・カン（ CNNによると）
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