Спроби передачі сонячної енергії з космосу на Землю

Дослідники проводять експерименти з генерації сонячної енергії в космосі та її бездротової передачі назад на Землю.

Моделювання супутника сонячної енергії CASSIOPeiA британської розробки. Фото: Space Solar — Моделювання супутника сонячної енергії CASSIOPeiA британської розробки. Фото: *Space Solar*

Алі Хаджімірі, професор електротехніки Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech), витратив десять років на дослідження способів запуску сонячних елементів у космос та передачі енергії назад на Землю, повідомляє CNN . Цього року Хаджімірі та його колеги зробили ще один крок до втілення виробництва сонячної енергії в космосі в реальність. У січні 2023 року вони запустили Maple, 30-сантиметровий прототип, оснащений гнучким надлегким передавачем. Їхня мета — збирати енергію Сонця та передавати її бездротовим способом у космосі. Кількість електроенергії, яку зібрала команда, достатня для освітлення двох світлодіодних лампочок.

Однак ширшою метою дослідників було з'ясувати, чи зможе Maple випромінювати енергію назад на Землю. У травні 2023 року команда вирішила провести експеримент, щоб з'ясувати, що станеться. На даху кампусу Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені, Каліфорнія, Хаджімірі та кілька інших вчених змогли вловити сигнал Maple. Енергія, яку вони виявили, була занадто малою, щоб бути корисною, але їм вдалося передати електроенергію бездротовим способом з космосу.

Виробництво сонячної енергії в космосі — це не дуже складна ідея. Люди можуть використовувати величезну енергію Сонця в космосі. Це джерело електроенергії, яке постійно доступне, на яке не впливає негода, хмарність, час ночі чи пора року. Існує багато різних ідей для цього, але метод працює так. Супутники на сонячній енергії діаметром понад 1,6 км запускаються на високогірні орбіти. Через величезні розміри конструкції вони складаються із сотень тисяч менших модулів масового виробництва, таких як цеглинки Lego, зібраних у космосі автономними роботами.

Сонячні панелі супутника збиратимуть сонячну енергію, перетворюватимуть її на мікрохвилі та передаватимуть бездротовим способом на Землю через дуже потужний передавач сигналу, який можна буде передати в певне місце на землі з високою точністю. Мікрохвилі можуть легко проникати крізь хмари та негоду, прямуючи до приймальної антени на Землі. Потім мікрохвилі перетворюються назад на електрику та подаються в мережу.

Приймальні антени мають діаметр близько 6 кілометрів і можуть бути побудовані на суші або на морі. Оскільки структура сітки майже прозора, землю під нею можна використовувати для сонячних панелей, ферм або інших видів діяльності. Один супутник, що збирає сонячну енергію в космосі, може забезпечити 2 гігавати електроенергії, що еквівалентно двом середнім атомним електростанціям у Сполучених Штатах.

Великою перешкодою для розвитку цієї технології була висока вартість виведення електростанцій на орбіту. Протягом останнього десятиліття ситуація почала змінюватися, оскільки такі компанії, як SpaceX та Blue Origin, почали розробляти ракети багаторазового використання. Вартість запуску зараз становить близько 1500 доларів за кілограм, що приблизно в 30 разів менше, ніж в еру космічних човників на початку 1980-х років.

Прихильники цієї ідеї стверджують, що космічна сонячна енергетика може забезпечити енергією розвинені країни, які мають величезні енергетичні потреби, але не мають відповідної інфраструктури. Вона також може обслуговувати численні віддалені арктичні міста та села, які щороку місяцями перебувають у повній темряві, та допомагати громадам, які втрачають електроенергію через стихійні лиха чи конфлікти.

Хоча від концепції до комерціалізації ще довгий шлях, уряди та компанії в усьому світі вважають, що космічна сонячна енергетика може задовольнити зростаючий попит на чисту електроенергію та допомогти подолати кліматичну кризу. У США Дослідницька лабораторія ВПС планує запустити невеликий експериментальний апарат під назвою Arachne у 2025 році. Дослідницька лабораторія ВМС США у травні 2020 року запустила модуль на орбітальному випробувальному апараті для тестування обладнання для виробництва сонячної енергії в космічних умовах. Китайська академія космічних технологій має на меті запустити супутник із сонячними батареями на низьку орбіту у 2028 році та на високу орбіту у 2030 році.

Уряд Великої Британії провів незалежне дослідження та дійшов висновку, що виробництво сонячної енергії в космосі технічно можливо з такими конструкціями, як CASSIOPeiA, супутник довжиною 1,7 км, який може виробляти 2 гігавати енергії. Європейський Союз також розробляє програму Solaris для визначення технічної можливості використання сонячної енергії в космосі.

У Каліфорнії Хаджімірі та його команда провели останні шість місяців, тестуючи прототипи на навантаження, щоб зібрати дані про конструкції наступного покоління. Кінцева мета Хаджімірі — серія гнучких легких вітрил, які можна транспортувати, запускати та розкладати в космосі, з мільярдами компонентів, що працюють ідеально синхронно, щоб доставляти енергію туди, де вона потрібна.

Ан Ханг (за даними CNN )

Посилання на джерело