日本は来年、宇宙から太陽エネルギーをマイクロ波の形で地球に送信する準備を進めている。
宇宙における太陽光発電システムのシミュレーション。写真： AFRL
日本は来年、宇宙から地球へ太陽エネルギーを送信する準備を進めている。米国のエンジニアが同様の偉業を達成してから2年後のことだ。この開発は、気候変動対策における化石燃料削減に貢献する可能性のある宇宙太陽光発電所の実現に向けた大きな一歩となると、 Space誌は4月19日に報じた。
今週開催された国際宇宙エネルギー会議（ISSE）で講演した宇宙システム研究機構（JST）顧問の伊地知幸一氏は、低軌道から地球へ無線で電力を送信する小型太陽光発電所の宇宙実験への道筋を示した。伊地知氏によると、この小型衛星は約180キログラム（400ポンド）の小型で、高度400キロメートル（250マイル）から約1キロワットの電力を送信するという。1キロワットは、小型食器洗い機などの家電製品をサイズにもよりますが、約1時間稼働させるのに必要な電力量とほぼ等しい。そのため、この実験はまだ商業利用に適した規模には達していない。
宇宙船は2平方メートルの太陽電池を使ってバッテリーを充電します。蓄えられたエネルギーはマイクロ波に変換され、地球上の受信アンテナに送信されます。宇宙船は時速約2万8000キロメートルという非常に高速で移動しているため、十分なエネルギーを送信するには、アンテナを40キロメートルにわたって広げ、各アンテナの間隔を5キロメートルにする必要があります。伊地知氏によると、送信には数分しかかかりませんが、バッテリーが切れると完全に充電されるまでに数日かかるとのことです。
このミッションは「OHISAMA（おひさま）」プロジェクトの一環であり、2025年の打ち上げが予定されています。研究者らは既に地上の固定電源からの太陽光発電による無線伝送実験を実施しており、今年12月には航空機からの伝送実験も行う予定です。この航空機には宇宙船に搭載されているものと同様の太陽電池が搭載され、5～7kmの距離に電力を伝送します。
宇宙で太陽光発電を行うというアイデアは、1968年に元アポロ計画のエンジニア、ピーター・グレイザーによって初めて提唱されました。地球上のほとんどの再生可能エネルギー技術とは異なり、宇宙での太陽光発電は天候や時間帯に左右されないため、常に利用可能です。現在、風が止まったり日が沈んだりした時の需要を満たすため、原子力発電所や石炭火力発電所、天然ガス火力発電所が利用されています。近年の技術進歩は、将来的にこの問題の一部を解決する可能性を秘めています。しかし、研究者たちは21世紀半ばまでに、炭素を排出しない継続的な電力供給を確保する方法をまだ見出せていません。
自律技術と無線電力伝送の進歩、特に巨大なスターシップロケットの登場は、宇宙太陽光発電を現実のものにする可能性があります。昨年、カリフォルニア工科大学のエンジニアが宇宙太陽光発電実証ミッションのために建造した衛星が、初めて宇宙から太陽光発電を送信しました。このミッションは2024年1月に終了します。しかし、NASAの報告書によると、軌道上発電所の建設、打ち上げ、組み立てに必要なエネルギーは、この施設で生産される電力を非常に高価にし、地球上の風力発電や太陽光発電の12倍以上も高価にしています。
アン・カン（宇宙によると）
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