Десятилетие фундаментальных исследований в Калифорнийском технологическом институте (Калтех) подошло к концу, уступив место практической реализации. Ученые из Пасадены завершили изучение методов сбора солнечной энергии в космосе и ее беспроводной передачи на Землю в форме микроволнового излучения. Итогом этой масштабной работы стала разработка инновационной «солнечной черепицы» — легких и компактных панелей. Первые прототипы были обнародованы еще в августе 2021 года, ознаменовав важный этап в развитии космической энергетики.
Первый шаг в космос: запуск запланирован на декабрь
Исторический запуск первых солнечных плиток на орбиту намечен на декабрь текущего года. Параллельно была раскрыта информация о ключевых инвесторах, поддержавших этот амбициозный «Космический солнечный проект» с бюджетом свыше 100 миллионов долларов. Финансирование было предоставлено известным миллиардером в сфере недвижимости Дэвидом Бреном и его супругой Бриджит.
Конструкция и масштабирование орбитальных электростанций
Каждая плитка представляет собой ультралегкий модуль размером 10x10 сантиметров и весом менее 3 граммов. На орбите эти элементы будут автоматически собираться в более крупные структуры — модули площадью 60x60 метров. В конечном счете, из таких модулей планируется создать гигантскую орбитальную солнечную электростанцию общей площадью около 9 квадратных километров.
Экономика орбит: поиск оптимального решения
Одним из ключевых нерешенных вопросов остается выбор оптимальной орбиты для размещения таких станций. Ученые рассматривают компромисс между высотой орбиты и стоимостью. Высокая орбита требует меньше модулей для постоянного нахождения на солнце, но существенно увеличивает расходы на доставку. Низкая околоземная орбита, напротив, потребует большего количества панелей, но сделает проект экономически более выгодным за счет сокращения числа необходимых запусков — 13 вместо потенциальных 39.
Обратите внимание: Три самых интересных космических телескопа, запуск которых запланирован на ближайшее время.
Согласно расчетам специалистов Калтеха, вариант с низкой орбитой в целом окажется дешевле. Ожидается, что стоимость электроэнергии, полученной таким способом, составит всего 1-2 доллара за киловатт-час, что сделает ее конкурентоспособной.
Технология передачи энергии и сферы применения
Спутниковая солнечная энергия от Калифорнийского технологического института
Прототип орбитальной солнечной панели
Важной особенностью разработки является интеграция всей необходимой электроники для преобразования и передачи энергии непосредственно в структуру плиток. Помимо снабжения Земли, эта технология открывает новые возможности для энергообеспечения будущих долгосрочных космических миссий, лунных баз и орбитальных станций.
Глобальный контекст: космическая гонка за чистой энергией
Калтех не является единственным игроком на этом перспективном поле. Исследования в области космической солнечной энергетики ведутся по всему миру. Например, в сентябре 2022 года консорциум Airbus и Европейского космического агентства (ESA) успешно провел наземную демонстрацию передачи энергии с помощью микроволн. Активные работы также ведутся в Великобритании, Южной Корее, Китае и Японии, что свидетельствует о глобальной заинтересованности в этой технологии.
Руководители проектов по космической солнечной энергетике в Калифорнийском технологическом институте
Общим для всех проектов остается принцип приема энергии на Земле: микроволновое излучение будет улавливаться специальными антенными решетками (ректеннами). Ученые Калтеха отмечают, что, несмотря на простоту конструкции таких приемников, они потребуют выделения значительных земельных площадей.
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: После десяти лет интенсивных исследований пришло время реализации глобального проекта.