Jak zdobyć energię słoneczną w deszczowy dzień? Beam It From Space


Na początku tego roku niewielka grupa widzów zgromadziła się w David Taylor Model Basin, przepastnym krytym basenie morskim w Maryland, aby obejrzeć coś, czego nie mogli zobaczyć. Na każdym końcu obiektu znajdował się słup o długości 13 stóp z niewielką kostką na szczycie. Silna wiązka laserowa w podczerwieni wystrzeliła z jednego z sześcianów, uderzając w szereg ogniw fotowoltaicznych wewnątrz przeciwnego sześcianu. Jednak gołym okiem wyglądało to jak nic. Jedyny dowód na to, że coś się działo, pochodził z pobliskiego małego ekspresu do kawy, który wymieniał „latte laserowe”, wykorzystując jedynie energię generowaną przez system.

Układowi laserowemu udało się przesłać 400 watów mocy – wystarczającej do kilku małych urządzeń gospodarstwa domowego – przez setki metrów powietrza bez przenoszenia masy. Naval Research Lab, które kierowało projektem, ma nadzieję wykorzystać system do wysyłania mocy do dronów podczas lotu. Ale inżynier elektroniki z NRL, Paul Jaffe, stawia sobie za cel jeszcze bardziej ambitny problem: wysyłanie energii słonecznej na Ziemię z kosmosu. Przez dziesięciolecia pomysł był zarezerwowany dla The Future, ale seria przełomów technologicznych i ogromny nowy rządowy program badawczy sugerują, że może nadejść daleki dzień.

Odkąd pomysł na kosmiczną energię słoneczną po raz pierwszy pojawił się w science fiction Izaaka Asimova na początku lat 40. XX wieku, naukowcy i inżynierowie przedstawili dziesiątki propozycji realizacji tej koncepcji, w tym nadmuchiwane układy słoneczne i automatyczny montaż. Ale podstawowa idea jest zawsze taka sama: gigantyczny satelita na orbicie zbiera energię ze słońca i przekształca ją w kuchenki mikrofalowe lub lasery w celu transmisji na Ziemię, gdzie jest przekształcana w elektryczność. Słońce nigdy nie zachodzi w kosmosie, więc kosmiczny system energii słonecznej mógłby dostarczać energię odnawialną do dowolnego miejsca na świecie, w dzień lub w nocy, w deszczu lub w promieniach słońca.

Podobnie jak energia termojądrowa, kosmiczna energia słoneczna wydawała się skazana na stanie się technologią, która zawsze znajdowała się za 30 lat. Pojawiały się problemy techniczne, szacunki kosztów pozostawały stratosferyczne, a ponieważ ogniwa słoneczne stały się tańsze i bardziej wydajne, sprawa dla słonecznych statków kosmicznych wydawała się kurczyć.

To nie powstrzymało rządowych agencji badawczych przed próbami. W 1975 r., Po współpracy z Departamentem Energii w serii badań wykonalności kosmicznej energii słonecznej, NASA emitowała 30 kilowatów mocy na milę za pomocą gigantycznej kuchenki mikrofalowej. Promieniowana energia jest kluczowym aspektem kosmicznej energii słonecznej, ale test ten pozostaje jak dotąd najmocniejszą demonstracją tej technologii. „Fakt, że minęło prawie 45 lat od czasu demonstracji NASA i pozostaje on znakiem rozpoznawczym, mówi sam za siebie” – mówi Jaffe. „Kosmiczna energia słoneczna nie była narodowym imperatywem, więc wiele z tych technologii nie poczyniło znaczących postępów”.

John Mankins, były fizyk z NASA i dyrektor Solar Space Technologies, był świadkiem, jak biurokracja rządowa zabiła z pierwszej ręki rozwój energii słonecznej w kosmosie. Pod koniec lat 90. Mankins napisał raport dla NASA, w którym stwierdził, że nadszedł czas, aby poważnie potraktować kosmiczną energię słoneczną i poprowadził projekt przeprowadzenia badań projektowych systemu satelitarnego. Mimo obiecujących rezultatów agencja ostatecznie porzuciła ten program.

W 2005 r. Mankins opuścił NASA, aby pracować jako konsultant, ale nie mógł się oprzeć idei kosmicznej energii słonecznej. Sam przeprowadził skromne eksperymenty z energią słoneczną w kosmosie, a nawet otrzymał grant z programu NASA Innovative Advanced Concepts w 2011 roku. W rezultacie powstał SPS-ALPHA, który Mankins nazwał „pierwszym praktycznym satelitą energii słonecznej”. Pomysł, jak mówi Mankins, brzmiał „ zbudować dużego satelitę zasilanego energią słoneczną z tysięcy małych kawałków. ”Jego modułowa konstrukcja znacznie obniżyła koszt sprzętu, przynajmniej w zasadzie.