Солнечная энергия из космоса: энергетика будущего?

В космосе нет атмосферы, там никогда не идет дождь, а на геостационарных орбитах никогда не наступает ночь: это идеальное место для солнечной электростанции, которая будет собирать энергию 24 часа в сутки, 365 дней в году. $CUT$

Чистая энергия сверху

США, Китай, Индия и Япония уже разрабатывают собственные проекты, которые будут включать роботизированные массивы солнечных батарей, которые будут направлять на Землю гигантское количество чистой и возобновляемой энергии без проводов.

Некоторые варианты предполагают отправку до 1 ГВт энергии с помощью лучей на Землю — этого достаточно для питания крупного города. По мнению Пола Яффе, космического инженера из Научно-исследовательской лаборатории ВМС США, концепция абсолютно обоснована научно.

«NASA и Министерство энергетики США провели исследование в конце 70-х годов, которое обошлось им в 20 миллионов долларов, и подробно изучили концепцию, — говорит Яффе. — На тот момент все пришли к выводам, что проблем с физикой нет никаких, но есть вопросы по части экономики».

Основная проблема — это стоимость ряда космических запусков, которые необходимы для строительства спутника, передающего энергию. Учитывая стоимость запуска в 40 000 долларов за килограмм в некоторых случаях, конечная цена первой космической солнечной электростанции может достигать 20 миллиардов долларов.

Частные подрядчики

По мере того как мы входим в эру частного освоения космоса, что значительно снижает стоимость запуска, основная физика говорит о том, что доставка грузов в космос остается чрезвычайно дорогой.

«Эта тема пересматривается каждые 10 лет, когда технологии меняются, а значит меняется и экономическая сторона вопроса».

Яффе говорит, что война на Ближнем Востоке дала новые импульсы развитию космических солнечных станций, поскольку научные инженеры столкнулись с проблемой доставки энергии во враждебные районы. Многочисленные и спрятанные приемники могли бы улавливать космическую энергию и обеспечивать военных, которым не пришлось бы тащить опасные и дорогие дизельные генераторы по воде или воздуху.

«Если бы вы могли добывать электричество из космоса, вы наверняка задумались бы».

Вопросы безопасности

Есть два способа доставки энергии на Землю: в форме лазерных лучей или микроволн.

Вариант с лазерными лучами включает отправку небольших передающих лазеры спутников в космос и относительно низкую стоимость, от 500 миллионов до 1 миллиарда долларов. Самособирающиеся спутники еще больше снизят расходы, а лазеры небольшого диаметра будет довольно легко собирать на Земле.

Но с выдачей от 1 до 10 МВт понадобится много спутников для обеспечения достаточного количества энергии. Кроме того, у спутников будут проблемы с лазерной передачей во время облачной или дождливой погоды.

Вариант с микроволнами предполагает беспрепятственную передачу во время дождя, снега или других атмосферных условий и сможет передавать гигаватты энергии.

Микроволновая технология, по словам Яффе, существует много десятилетий: еще в 1964 году ученые смогли передать энергию на вертолет с помощью микроволн. Яффе говорит, что при большой области передатчика микроволны будут настолько рассеяны, что не будут представлять опасность для жизни. Но главным их недостатком остается необходимость сотни запусков в космос, которые позволят построить космическую станцию. Все это выливается в десятки миллиардов долларов.

«К сожалению, стоит отметить, общество не очень любит микроволны и лазеры, поскольку микроволны чаще ассоциируют с микроволновками на кухне, а лазеры — с космическими сражениями в научной фантастике».

Энергетический сэндвич

Исследование Яффе, сосредоточено на так называемых «сэндвичных модулях» — элемента солнечных батарей, которые преобразуют солнечный свет в энергию. Одна сторона «сэндвича» получает солнечную энергию с помощью фотоэлектрической панели, электроника в центре преобразует ток в радиоволну, а антенна на другой стороне отправляет пучок на землю.

«Люди, наверное, не знают, что радиоволны могут передавать энергию, — говорит Яффе. — Поскольку привыкли думать о радио в контексте связи, телефонов или телевизоров. Они не задумываются о том, что радиоволны могут передавать энергию».

Несмотря на то, что все технологии уже доступны для оснащения космической солнечной батареи, Яффе считает, что первая такая станция появится еще нескоро. Даже несмотря на то, что японцы сделали такую станцию одним из столпов своей космической программы.

«Без научно-исследовательской базы, которая у нас, в США, к примеру, исследует энергию термоядерного синтеза, едва ли мы добьемся прогресса. Если японцы добьются успеха в ближайшие пять лет, люди могут заговорить о том, почему мы ничего не делаем».

В конечном итоге, говорит Яффе, сложно сказать, что эта идея жизнеспособна, пока вы на самом деле не попробуете ее реализовать.