宇宙から地球へ太陽エネルギーを送る取り組み

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研究者たちは宇宙で太陽光発電を行い、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: スペースソーラー — 英国設計のCASSIOPeiA太陽光発電衛星のシミュレーション。写真:*スペースソーラー*

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、太陽電池を宇宙に送り、エネルギーを地球に送り返す方法を10年にわたって研究してきた。今年、ハジミリ氏とその同僚たちは宇宙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、柔軟性のある超軽量の送信機を搭載した全長30センチの試作機「Maple」を発売した。彼らの目標は、太陽からエネルギーを集め、それを宇宙に無線で送信することです。研究チームが集めた電気の量は、LED電球2個を点灯させるのに十分な量でした。

しかし、研究者たちのより広範な目標は、メイプルがエネルギーを地球に送り返すことができるかどうかを確認することだ。 2023年5月、チームは何が起こるかを調べるために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、ハジミリ氏と他の科学者数名がメイプルの信号を受信できた。彼らが検出したエネルギーは小さすぎて何の役にも立たなかったが、宇宙から無線で電気を送信することには成功した。

宇宙で太陽光発電を行うというのは、それほど複雑な考えではありません。人類は宇宙で太陽の膨大なエネルギーを利用することができます。これは、悪天候、雲量、夜間や季節の影響を受けない、常に利用可能な電力源です。これを行うにはさまざまなアイデアがありますが、方法は次のとおりです。直径1.6km以上の太陽光発電衛星が高高度軌道に打ち上げられる。構造物の巨大なサイズのため、宇宙で自動ロボット機械によって組み立てられた、レゴブロックのような大量生産された小型モジュールが何十万個も含まれています。

衛星の太陽電池パネルは太陽エネルギーを集め、それをマイクロ波に変換し、非常に大きな信号送信機を介して地球に無線で送信します。この信号は地上の特定の場所に高精度で送信できます。マイクロ波は雲や悪天候を容易に通過し、地球上の受信アンテナに到達します。その後、マイクロ波は再び電気に変換され、送電網に供給されます。

受信アンテナは直径約6kmで、陸上または海上に設置できます。これらの格子状の構造物はほぼ透明なので、その下の土地は太陽光パネルや農場、その他の用途に使用できます。宇宙にある太陽光発電衛星は、米国の中型原子力発電所2基に相当する2ギガワットの電力を供給できる。

この技術の大きな障害は、軌道上に発電所を設置するコストが高いことだ。過去10年間で、SpaceXやBlue Originなどの企業が再利用可能なロケットの開発を開始したことで、状況は変わり始めました。今日の打ち上げコストは1kg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に比べて約30分の1です。

このアイデアの支持者は、宇宙での太陽光発電は、膨大なエネルギー需要があるもののインフラが不足している先進国に電力源を提供できると主張している。この電源は、毎年何ヶ月も完全な暗闇に陥る北極圏の多くの辺境の町や村に電力を供給することもできるし、自然災害や紛争により電力を失った地域社会を支えることもできる。

構想から商業化まではまだ長い道のりがあるが、世界中の政府や企業は、宇宙太陽光発電がクリーン電力の需要の高まりに応え、気候危機の解決に貢献できると信じている。米国では、空軍研究所が2025年にアラクネと呼ばれる小型試験機を打ち上げる計画だ。米海軍研究所は、宇宙環境で太陽光発電ハードウェアを試験するためのモジュールを軌道試験機に搭載し、2020年5月に打ち上げた。中国宇宙科学院は、2028年に太陽電池衛星を低軌道に、2030年に高軌道に打ち上げることを目指している。

英国政府は独自の調査を実施し、2ギガワットの電力を供給できる1.7キロメートルの衛星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た。欧州連合は、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に、Solaris プログラムも開発しました。

カリフォルニアでは、ハジミリ氏とその同僚たちは、次世代の設計のためのデータを集めるために、過去6か月間プロトタイプのストレステストを行ってきた。ハジミリの最終的な目標は、数十億の部品が完全に同期して動作し、必要な場所にエネルギーを供給しながら、宇宙空間で輸送、発射、展開できる一連の柔軟で軽量な帆を開発することです。

アン・カン（ CNNによると）

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