Космическая солнечная энергия набирает обороты на солнце

Передача электричества на Землю от солнечных батарей в космосе была мечтой в области чистой энергии на протяжении десятилетий. Несмотря на то, что технологиям еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем они смогут поддерживать свет в доме, сейчас больше, чем когда-либо, ажиотаж вокруг того, что космические солнечные электростанции могут действительно работать.

В этом месяце было объявлено об важной вехе, когда исследователи из Калифорнийского технологического института заявили, что прототип, запущенный в космос, способен передавать небольшое количество энергии на Землю. Это было важным первым событием для зарождающейся технологии, и другие исследователи по всему миру стремятся добиться аналогичного прогресса при финансировании со стороны правительств, пытающихся достичь своих климатических целей.

В космосе солнечные панели могут поглощать нефильтрованный солнечный свет круглосуточно, без захода солнца. По данным Калифорнийского технологического института, они могут генерировать в восемь раз больше электроэнергии, чем наземные солнечные панели. Есть надежда, что однажды мы сможем использовать эту обильную чистую энергию здесь, на Земле, или, возможно, даже в аванпостах на Луне.

«Мне трудно не дать волю своему воображению, когда я начинаю смотреть на это. В этом есть какая-то странная соблазнительность», — говорит Николай Джозеф, старший технический аналитик Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. Грань.

Насколько осуществимо воплотить эти мечты в жизнь в ближайшее время, является предметом исследования, над которым Джозеф работает с коллегами из НАСА. По его словам, демонстрация Калифорнийского технологического института изменила правила игры. «Если бы вы спросили меня, произойдет ли это год назад, я бы сказал: «О нет, наверное, нет». А потом они просто сделали это, что дико», — говорит он. Джозеф сравнивает веху с крупный прорыв в термоядерная реакция который сделал заголовки в прошлом году.

Калифорнийский технологический институт показал, что он может решить одну из самых сложных инженерных проблем с космической солнечной энергией: как безопасно отправить электричество из космоса на Землю. В январе ракета SpaceX запустила в космос космический корабль с прототипом Калифорнийского технологического института. Прототип включает в себя солнечные элементы и ряд передатчиков, которые могут передавать энергию в разные места. Фотогальванические элементы преобразуют солнечный свет в электричество, которое затем необходимо преобразовать в микроволны, чтобы его можно было передавать по беспроводной сети. (У Калифорнийского технологического института видео объяснитель.)

Через несколько месяцев после запуска прототип Калифорнийского технологического института смог передать часть энергии через космос и, в конечном итоге, вернуться в университет. Все началось с малого, посылая микроволны на массивы приемников примерно в футе от передатчика. Массивы приемников смогли преобразовать микроволны обратно в электричество постоянного тока и использовать его для освещения пары светодиодов. Прототип также передал «заметное» количество энергии на приемник на крыше лаборатории Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния.

«Конечно, мы испытали его на Земле, но теперь мы знаем, что он может пережить полет в космос и работать там», — сказал Али Хаджимири, профессор электротехники и медицинской инженерии, возглавлявший команду Калифорнийского технологического института. сообщение для прессы. «Насколько нам известно, никто никогда не демонстрировал беспроводную передачу энергии в космосе даже с использованием дорогих жестких конструкций. Мы делаем это с помощью гибких легких конструкций и собственных интегральных схем. Это впервые».

И, похоже, не последний. Ранее на этой неделе Великобритания объявил Государственное финансирование нескольких исследовательских инициатив в размере 4,3 миллиона фунтов стерлингов. В том числе группа из Лондонского университета королевы Марии. развитие собственная беспроводная система для передачи микроволновой энергии с места на место. И исследовательская лаборатория ВМС США запустил эксперимент на Международную космическую станцию ​​в начале этого года с целью передачи энергии в космос с помощью лазерных передатчиков.

Несмотря на то, что исследования сейчас набирают обороты, первый патент на космическую солнечную энергию был подан в 1968 году аэрокосмическим инженером Питер Глейзер. НАСА и Министерство энергетики заинтересовались этой концепцией в 1970-х годах, когда мир столкнулся с энергетическим кризисом. Но в конечном итоге это было сочтено слишком дорогим для реализации этой идеи.

Даже сегодня «стоимость является большой проблемой», — говорит Сяодун Чен, профессор микроволнового машиностроения Лондонского университета королевы Марии. «Вы строите такую ​​большую инфраструктуру в космосе».

Однако экономика начинает меняться, поскольку коммерческая космическая отрасль снижает затраты на запуск. По словам Чена, самый амбициозный график на данный момент — это то, что эта технология будет готова к электроснабжению домов и предприятий на Земле к 2050 году.

К 2050 году для достижения климатических целей, поставленных в Парижском соглашении, выбросы парниковых газов должны сократиться. достичь чистого нуля. Нет никаких шансов поразить эту цель в одночасье. Таким образом, космическая солнечная энергия не должна рассматриваться как конкурент наземным солнечным фермам, говорится в докладе 2022 года. отчет по технологии Европейского космического агентства. Миру нужно столько возобновляемой энергии, сколько он может получить, как только он сможет ее получить.