Япония начнет получать солнечную энергию из космоса в 2025 году. Солнечной электростанцией станет небольшой спутник весом 180 кг, который будет передавать пакеты энергии по 1 кВТ с высоты 400 км. Космический аппарат будет использовать фотоэлектрическую панель площадью 2 кв.м для зарядки аккумулятора, а затем преобразовывать накопленную энергию в микроволны и направлять на приемную антенну на Земле.
Сообщается, что передача каждого пакета в 1 кВт будет занимать всего несколько минут. Мощность первой космической энергостанции будет небольшой, а получение с нее энергии — непостоянной, но разработка знаменует важный шаг в космической солнечной энергетике. Инженерные концепции постепенно превращаются в работающие проекты.
О планах начать получать на Земле энергию с орбиту рассказал советник японского исследовательского института Japan Space Systems Коити Идзичи на Международной конференции по энергетике из космоса. Он изложил дорожную карту Японии по созданию на орбите миниатюрной солнечной электростанции, которая будет передавать энергию с низкой околоземной орбиты на Землю по микроволновому лучу. Это будет небольшой спутник весом 180 кг, который будет передавать мощность 1 кВТ с высоты 400 км. Один киловатт — это количество энергии, необходимое для работы бытового прибора, например небольшой посудомоечной машины, в течение часа, в зависимости от его размера. Это далеко от масштаба, необходимого для коммерческого использования такой энергогенерации, но для тестирования новой технологии вполне достаточно.
Космический корабль будет использовать бортовую фотоэлектрическую панель площадью 2 кв.м для зарядки аккумулятора. Затем накопленная энергия будет преобразована в микроволны и направлена на приемную антенну на Земле. Поскольку космический аппарат движется очень быстро — со скоростью 28 000 км/ч — элементы приемной антенны должны быть разнесены на расстоянии 40 км друг от друга с интервалом в 5 км для обеспечения эффективного сбора энергии.
По словам Идзичи, передача 1 кВт будет занимать всего несколько минут, тогда как необходимая для нее энергия будет накапливаться в батарее несколько дней. То есть передачи будут пока даже не ежесуточными.
Миссия, которая является частью проекта под названием OHISAMA (с японского переводится как «Солнце»), планируется к запуску в 2025 году. Исследователи уже продемонстрировали беспроводную передачу солнечной энергии на Земле со стационарного источника. В декабре они планируют провести передачу с самолета. По словам Идзичи, самолет будет оснащен такой же солнечной панелью, как и космический аппарат, и будет передавать энергию на расстояние от 5 до 7 км.
Генерация солнечной энергии в космосе, впервые описанная в 1968 году бывшим инженером программы «Аполлон» Питером Глейзером, долго считалась научной фантастикой. Хотя теоретически это осуществимо, технология казалась непрактичной и слишком дорогой из-за необходимости строительства огромных конструкций на орбите для получения необходимой мощности. Однако, по словам экспертов, выступавших на конференции, ситуация изменилась благодаря последним технологическим достижениям и острой необходимости декарбонизации мировой энергетики для борьбы с изменением климата. Успехи в робототехнике, улучшение беспроводной передачи энергии и, самое главное, появление гигантской ракеты Starship компании SpaceX могут сделать космическую солнечную энергетику реальностью.
В прошлом году спутник, построенный инженерами Калифорнийского технологического института в рамках миссии Space Solar Power Demonstrator, впервые передал солнечную энергию из космоса. В стадии разработки находится еще целая серия демонстрационных проектов космической солнечной энергетики.
В отличие от большинства возобновляемых источников энергии на Земле, таких как солнечные батареи и ветряные электростанции, космические солнечные электростанции могли бы работать непрерывно. Они не зависят от погоды и времени суток.
Однако не все разделяют оптимизм по поводу космической солнечной энергетики. В январе NASA опубликовало отчет, ставящий под сомнение целесообразность этой технологии. Сложность строительства, запуска и сборки орбитальных электростанций, а также огромное количество энергии, необходимое для этих процессов, делают космическую солнечную энергию слишком дорогой. Ее себестоимость оценивается в 61 цент за киловатт-час, в то время как стоимость энергии с наземных солнечных или ветряных электростанций составляет всего 5 центов за киловатт-час.
Общий углеродный след производства космической солнечной энергии и выбросы парниковых газов, выделяемые ракетами при запуске станций на орбиту, делают ее менее экологичной по сравнению с земными технологиями. Например, для вывода на орбиту гигаваттной космической солнечной электростанции, такой как проект CASSIOPeiA, предложенный британской компанией Space Solar, потребуется 68 ракет Starship.
