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 спутника CASSIOPeiA, разработанного в Великобритании. Фото: Space Solar — Моделирование солнечного спутника CASSIOPeiA, разработанного в Великобритании. Фото: *Space Solar*

Али Хаджимири, профессор электротехники Калифорнийского технологического института (Caltech), посвятил десятилетие исследованию способов запуска солнечных батарей в космос и передачи энергии обратно на Землю, сообщает CNN . В этом году Хаджимири и его коллеги сделали еще один шаг к тому, чтобы сделать генерацию солнечной энергии в космосе реальностью. В январе 2023 года они запустили Maple, 30-сантиметровый прототип, оснащенный гибким сверхлегким передатчиком. Их цель — собирать энергию Солнца и передавать ее по беспроводной связи в космосе. Количества электроэнергии, собранной командой, хватило для питания двух светодиодных лампочек.

Однако более масштабной целью исследователей было выяснить, сможет ли Maple передавать энергию обратно на Землю. В мае 2023 года команда решила провести эксперимент, чтобы выяснить, что произойдёт. На крыше кампуса Калифорнийского технологического института в Пасадене, штат Калифорния, Хаджимири и несколько других учёных смогли уловить сигнал Maple. Обнаруженная ими энергия была слишком мала, чтобы быть полезной, но им удалось передать электричество из космоса по беспроводной связи.

Производство солнечной энергии в космосе — не такая уж сложная идея. Человечество могло бы использовать колоссальную энергию Солнца в космосе. Это источник электроэнергии, доступный постоянно, независимо от погоды, облачности, времени суток или времени года. Существует множество различных идей для этого, но вот как это работает. Солнечные спутники диаметром более мили запускаются на высокие орбиты. Из-за огромных размеров конструкции они состоят из сотен тысяч более мелких модулей массового производства, подобных кубикам Lego, которые собираются в космосе автоматизированными роботами.

Солнечные панели спутника будут собирать солнечную энергию, преобразовывать её в микроволны и передавать по беспроводной связи на Землю через очень большой передатчик сигнала, который может быть передан в определённую точку на Земле с высокой точностью. Микроволны легко проникают сквозь облака и непогоду, достигая приёмной антенны на Земле. Затем они преобразуются обратно в электричество и подаются в сеть.

Диаметр приёмных антенн составляет около 6 километров, и их можно устанавливать как на суше, так и на море. Благодаря практически прозрачной сетчатой конструкции, земля под ними может использоваться для солнечных панелей, ферм и других целей. Один спутник, собирающий солнечную энергию в космосе, может обеспечить мощность 2 гигаватта, что эквивалентно двум атомным электростанциям среднего размера в США.

Главным препятствием для этой технологии была высокая стоимость вывода электростанций на орбиту. Ситуация начала меняться в последнее десятилетие, когда такие компании, как SpaceX и Blue Origin, начали разрабатывать многоразовые ракеты. Стоимость запуска сейчас составляет около 1500 долларов за килограмм, что примерно в 30 раз меньше, чем в эпоху космических челноков в начале 1980-х годов.

Сторонники этой идеи утверждают, что космическая солнечная энергия могла бы обеспечить энергией развитые страны, испытывающие огромные потребности в энергии, но не имеющие соответствующей инфраструктуры. Она также могла бы обеспечить энергией многочисленные отдалённые арктические города и посёлки, которые месяцами каждый год остаются в полной темноте, и помочь общинам, лишённым электроэнергии из-за стихийных бедствий или конфликтов.

Хотя от концепции до коммерциализации ещё далеко, правительства и компании по всему миру считают, что космическая солнечная энергия может удовлетворить растущий спрос на чистую электроэнергию и помочь в борьбе с климатическим кризисом. Исследовательская лаборатория ВВС США планирует запустить небольшой экспериментальный аппарат под названием Arachne в 2025 году. Исследовательская лаборатория ВМС США в мае 2020 года запустила модуль на орбитальном испытательном аппарате для испытания оборудования для генерации солнечной энергии в условиях космоса. Китайская академия космических технологий планирует запустить спутник с солнечной батареей на низкую орбиту в 2028 году и на высокую орбиту в 2030 году.

Правительство Великобритании провело независимое исследование и пришло к выводу, что генерация солнечной энергии в космосе технически осуществима с помощью таких проектов, как CASSIOPeiA – спутника диаметром 1,7 км, способного вырабатывать 2 гигаватта электроэнергии. Европейский союз также разрабатывает программу Solaris для определения технической осуществимости использования солнечной энергии в космосе.

В Калифорнии Хаджимири и его команда провели последние шесть месяцев, проводя стресс-тесты прототипов, чтобы собрать данные для разработки конструкций следующего поколения. Конечная цель Хаджимири — создание серии гибких и лёгких парусов, которые можно транспортировать, запускать и раскрывать в космосе. Миллиарды компонентов будут работать с идеальной синхронизацией, обеспечивая подачу энергии туда, где она необходима.

Ан Хан (по данным CNN )

Ссылка на источник