Попытки передать солнечную энергию из космоса на Землю

Исследователи проводят эксперименты по генерации солнечной энергии в космосе и ее беспроводной передаче на Землю.

Моделирование солнечного энергоспутника CASSIOPeiA британской разработки. Фото: Космическая солнечная энергия — Моделирование солнечного энергоспутника CASSIOPeiA британской разработки. Фото: *Космическая солнечная энергия*

Али Хаджимири, профессор электротехники Калифорнийского технологического института (Caltech), провел десятилетие, исследуя способы отправки солнечных батарей в космос и передачи энергии обратно на Землю, сообщает CNN . В этом году Хаджимири и его коллеги сделали еще один шаг на пути к тому, чтобы превратить космическую солнечную электростанцию в реальность. В январе 2023 года они запустили Maple — прототип длиной 30 сантиметров, оснащенный гибким сверхлегким передатчиком. Их цель — собирать энергию Солнца и передавать ее по беспроводной связи в космос. Количество электроэнергии, собранное исследовательской группой, было достаточным для зажигания двух светодиодных лампочек.

Однако более масштабная цель исследователей — выяснить, сможет ли Maple передавать энергию обратно на Землю. В мае 2023 года команда решила провести эксперимент, чтобы выяснить, что произойдет. На крыше кампуса Калифорнийского технологического института в Пасадене, штат Калифорния, Хаджимири и несколько других ученых смогли уловить сигнал Мейпла. Обнаруженная ими энергия была слишком мала, чтобы быть полезной, но им удалось успешно передавать электричество по беспроводной сети из космоса.

Производство солнечной энергии в космосе — не такая уж сложная идея. Человечество может использовать колоссальную энергию Солнца в космосе. Это постоянно доступный источник электроэнергии, не зависящий от плохой погоды, облачности, времени суток или времен года. Существуют разные идеи, как это сделать, но метод работает следующим образом. На высокогорные орбиты будут выведены спутники на солнечных батареях диаметром более 1,6 км. Из-за огромных размеров конструкций они состоят из сотен тысяч более мелких модулей массового производства, похожих на кирпичики лего, которые собираются в космосе с помощью автоматизированных роботизированных машин.

Солнечные панели спутника будут собирать солнечную энергию, преобразовывать ее в микроволны и передавать по беспроводной связи на Землю через очень большой передатчик сигнала, который можно будет передавать в определенную точку на Земле с высокой точностью. Микроволны легко проходят сквозь облака и плохую погоду, достигая приемной антенны на Земле. Затем микроволны преобразуются обратно в электричество и подаются в сеть.

Приемная антенна имеет диаметр около 6 км и может быть установлена на суше или в море. Поскольку эти сетчатые конструкции почти прозрачны, землю под ними можно использовать для солнечных батарей, ферм или других целей. Спутниковая солнечная электростанция в космосе могла бы обеспечить выработку 2 гигаватт электроэнергии, что эквивалентно двум атомным электростанциям среднего размера в США.

Основным препятствием для этой технологии является высокая стоимость размещения электростанций на орбите. За последнее десятилетие ситуация начала меняться, поскольку такие компании, как SpaceX и Blue Origin, начали разрабатывать многоразовые ракеты. Сегодня стоимость запуска составляет около 1500 долл./кг, что примерно в 30 раз меньше, чем в эпоху космических челноков в начале 1980-х годов.

Сторонники этой идеи утверждают, что генерация солнечной энергии в космосе могла бы стать источником энергии для развитых стран, испытывающих огромные потребности в энергии, но не имеющих соответствующей инфраструктуры. Этот источник энергии мог бы также обслуживать многие отдаленные города и деревни Арктики, которые каждый год на несколько месяцев погружаются в полную темноту, а также поддерживать сообщества, остающиеся без электроэнергии из-за стихийных бедствий или конфликтов.

Хотя от концепции до коммерциализации еще далеко, правительства и компании по всему миру считают, что космическая солнечная энергетика может удовлетворить растущий спрос на чистую электроэнергию и помочь справиться с климатическим кризисом. В США Исследовательская лаборатория ВВС планирует запустить небольшой испытательный аппарат под названием Arachne в 2025 году. Военно-морская исследовательская лаборатория США в мае 2020 года запустила модуль на орбитальном испытательном аппарате для тестирования оборудования для генерации солнечной энергии в условиях космоса. Китайская академия космических технологий планирует запустить спутник на солнечной батарее на низкую орбиту в 2028 году и на высокую орбиту в 2030 году.

Британское правительство провело независимое исследование и пришло к выводу, что производство солнечной энергии в космосе технически осуществимо с помощью таких проектов, как CASSIOPeiA — спутника диаметром 1,7 км, способного вырабатывать 2 гигаватта электроэнергии. Европейский союз также разработал программу Solaris для определения технической осуществимости использования солнечной энергии в космосе.

В Калифорнии Хаджимири и его коллеги провели последние шесть месяцев, проводя стресс-тесты прототипов, чтобы собрать данные для разработок следующего поколения. Конечной целью Хаджимири является создание серии гибких легких парусов, которые можно транспортировать, запускать и раскладывать в космосе, при этом миллиарды деталей будут работать идеально синхронно, доставляя энергию туда, где она необходима.

Ан Кханг (по данным CNN )

Ссылка на источник