Испытание космической солнечной энергии в США прошло успешно

Орбитальный спутник, испытывающий возможность создания технологии сбора и передачи солнечной энергии на Землю, успешно завершил годичную миссию.

Моделирование спутника Solar Space Power Demonstrator на низкой орбите. Фото: Caltech — Моделирование спутника Solar Space Power Demonstrator на низкой орбите. Фото: *Caltech*

Согласно отчету о миссии, опубликованному Калифорнийским технологическим институтом (Caltech) 16 января, инженеры проекта Solar Space Power Demonstrator (SSPD-1) оценили все три устройства, размещенные на прототипе спутника весом 50 кг, как успешно работающие и считают, что проект «откроет будущее солнечной энергетики в космосе», сообщает Popular Science .

Запущенный в начале января 2023 года ракетой SpaceX Falcon 9, SSPD-1 проведёт три эксперимента. Во-первых, эксперимент с развёртываемым на орбите сверхлёгким композитным материалом (DOLCE) будет направлен на проверку прочности и эффективности сверхлёгких конструкций солнечных элементов, вдохновлённых оригами. В то же время, эксперимент ALBA проведёт испытания 32 конструкций солнечных элементов, чтобы определить, какие из них лучше всего подходят для использования в космосе. В то же время, эксперимент с микроволновой решёткой для передачи энергии на низкой орбите (MAPLE) будет направлен на испытание микроволнового передатчика для передачи солнечной энергии, собранной на орбите, обратно на Землю.

Но самое главное, MAPLE впервые продемонстрировал возможность сбора солнечной энергии с помощью фотоэлектрических элементов и передачи её на Землю посредством микроволновых лучей. В течение восьми месяцев команда SSPD-1 намеренно увеличивала нагрузку на MAPLE, что приводило к снижению его способности передавать энергию. Затем команда смоделировала проблему в лабораторных условиях и определила, что причина кроется в сложных термоэлектрических взаимодействиях и ослаблении отдельных компонентов кластера.

Али Хаджимири, соруководитель проекта космической солнечной энергетики (SSPP) Калифорнийского технологического института и профессор кафедры электротехники и медицинской инженерии, отметил, что полученные результаты помогут усовершенствовать конструкцию многих компонентов MAPLE, чтобы максимально увеличить их долгосрочную производительность.

Производство современных солнечных элементов, используемых в спутниках и других космических технологиях, более чем в 10 раз дороже, чем их наземных аналогов. В Калифорнийском технологическом институте объясняют, что это в значительной степени обусловлено стоимостью нанесения защитного слоя кристаллической плёнки на внешний слой, называемого методом наращивания на растяжение. С помощью ALMA исследователи определили, что, хотя перовскитные солнечные элементы являются перспективными конструкциями для использования на Земле, в космосе они демонстрируют значительные пробелы в своих характеристиках. С другой стороны, элементы на основе арсенида галлия надёжно работают в течение длительного времени без необходимости нанесения дополнительного слоя.

Команда DOLCE признаёт, что не всё прошло по плану. Несмотря на то, что изначально планировалось запустить аппарат на три-четыре дня, DOLCE столкнулся с рядом технических проблем, включая неисправную проводку и механические компоненты. Однако исследователи работали над их решением, используя спутниковые камеры для имитации неисправностей в лабораторных условиях.

Но даже если проект SSPD-1 окажется успешным, пройдут годы, прежде чем солнечная энергия станет эффективно и доступно использоваться с помощью спутников. Предыдущие оценки оценивали стоимость солнечной энергии в космосе в 1-2 доллара за кВт⋅ч, тогда как в США она составляет менее 0,17 доллара за кВт⋅ч. Необходимо будет значительно снизить стоимость материалов, но они по-прежнему должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать солнечную радиацию и геомагнитную активность в космосе.

Существует множество других проблем, которые необходимо решить, прежде чем космическая солнечная энергетика сможет стать частью устойчивой энергетической инфраструктуры человечества. Количество энергии, вырабатываемой SSPD-1 посредством микроволновых лучей, ничтожно мало по сравнению с повседневными потребностями, а космическая солнечная батарея должна иметь ширину в тысячи метров. Кроме того, существуют серьёзные проблемы безопасности при передаче мощного микроволн и лазерного излучения на Землю. Команда SSPP работает над решением всех этих проблем, прежде чем орбитальная солнечная электростанция станет реальностью.

Ан Кханг (по версии Popsci )

Ссылка на источник