В открытом космосе всегда солнечно. Если это так, не сможем ли мы получать энергию, которую используем на Земле, из космоса? Идея получения солнечной энергии в космосе — основная тема научно-фантастических произведений. И она захватывает воображение инженеров и исследователей на протяжении десятилетий.
Идея состоит в том, чтобы собирать энергию в гигантской солнечной батарее на орбите вокруг Земли и передавать эту энергию по беспроводной связи в любую точку на земле, где она необходима. Есть несколько серьезных проектов, которые вырываются за рамки научной фантастики и пытаются реализовать Space-Based Solar Power (SBSP). По словам Рауля Колхера, старшего научного сотрудника Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), «сложные исследования в области SBSP ведутся во многих странах, включая США, Китай, Японию, Россию, Южную Корею и Индию. Исследования продолжаются». Светлое ли будущее? В рамках проекта Space Solar Power Project (SSPP), который изучает SBSP, Калифорнийский технологический институт (Caltech) запустил прототип компонентов, которые будут использоваться в орбитальной солнечной электростанции в начале 2023 года.
Китай планирует построить космическую станцию, которая может начать коммерческое производство электроэнергии уже в 2030-х годах. В Соединенных Штатах исследования в области орбитальной космической солнечной энергетики проводились в 1970-х годах, когда цены на энергию были высокими, но большая их часть была прекращена в начале 2000-х годов. Причина в том, что они столкнулись с трудностями как с точки зрения бюджета, так и технологий.
Однако с тех пор появились две новые тенденции, которые повысили интерес к SBSP. Во-первых, это цель достижения нулевых выбросов углерода к 2050 году. Другая цель — строительство лунной базы в далеком будущем. Особенно на ранних этапах строительства лунной базы SBSP может использоваться в качестве источника энергии для космических кораблей, лунных транспортных средств и базовых объектов. Сторонники космической солнечной энергетики говорят, что, хотя для коммерциализации этой технологии потребуются десятилетия, она также имеет свои преимущества. Если его реализовать, он сможет вырабатывать электроэнергию ночью и в пасмурные дни, чего не могут сделать наземные солнечные электростанции. Кстати, около 30% солнечной энергии не доходит до земли. С другой стороны, энергетические орбиты SBSP получают 100% солнечного света. Количество производимой им энергии несравненно больше, чем имеется на Земле. "В космосе всегда ясное небо, и наклон земли не является препятствием для сбора солнечной энергии. Более того, нет атмосферы, поглощающей солнечный свет.
Некоторые люди сомневаются в осуществимости SBSP, говоря, что нужно решить слишком много технических проблем, прежде чем его можно будет использовать на практике. Как мы строим солнечные батареи в космосе, как мы передаем энергию на землю и есть ли способы производства материалов, которые экономически выгодны с точки зрения стоимости и требуемой энергоэффективности? "Идея космической солнечной батареи исследована подробно, но технические проблемы остаются. Чтобы приблизиться к реализации, достижения в технологиях и материалах в этих поля необходимы» (сотрудник IEEE Панайотис Циотрас).
Исследователи разделились во мнениях относительно того, использовать ли лазерный луч или микроволны для доставки энергии на землю. В обмен на способность передавать огромное количество энергии большинство микроволновых методов требуют подготовки огромных приемных устройств размером в несколько километров на земле. Лазерные системы намного меньше, но они специализируются на приложениях, которые передают энергию порядка 1–10 МВт, и для получения больших объемов энергии требуются спутники гораздо большей мощности, чем микроволновые системы.
Близка ли коммерциализация космической солнечной энергетики или это пустая трата денег, ответ будет варьироваться в зависимости от человека. Однако инженеры всего мира были очарованы этой идеей. Через несколько десятилетий могут быть получены результаты исследований, о которых невозможно было даже мечтать.
