Europa bliver seriøst med at gøre rumbaseret solenergi til en realitet

Forslag til udstråling af solenergi ned fra rummet har eksisteret siden 1970'erne, men ideen har længe været set som lidt mere end science fiction. Men nu ser det ud til, at Europa er ved at blive seriøs med at gøre det til en realitet.

Rumbaseret solenergi (SBSP) indebærer at bygge massive arrays af solpaneler i kredsløb for at indsamle sollys og derefter sende den opsamlede energi tilbage til Jorden via mikrobølger eller kraftige lasere. Fremgangsmåden har flere fordele i forhold til jordbaseret solenergi, herunder fraværet af nat og dårligt vejr og manglen på en atmosfære til at dæmpe lyset fra sa.

Men den tekniske udfordring, der er forbundet med at bygge så store strukturer i rummet, og kompleksiteten af ​​de involverede teknologier, har betydet, at ideen har været på tegnebrættet indtil videre. Det vil generaldirektøren for European Space Agency, Josef Aschbacher, lave om på.

Aschbacher, som længe har været fortaler for teknologien, annoncerede for nylig planer om en ny forskning og udvikling program ringeed Solaris, som skal lægge grunden til en fuldskala rollelud af teknologien senere i dette århundrede. Forslaget vil blive forelagt ESA-rådet, som træffer finansieringsbeslutninger for agenturet, på et møde i november.

"Rumbaseret sOlar power ville være et vigtigt skridt mod COXNUMX-neutralitet og energiuafhængighed for Europa." han tweeted. "Vi har allerede de vigtigste byggesten, men lad mig være klar: For at projektet skal lykkes, er der stadig brug for megen teknologiudvikling og finansiering."

Flytningen følger udgivelse af to rapporter bestilt af agenturet til at vurdere gennemførligheden af ​​SBSP af det britiske konsulentfirma Frazer-Nash og det tyske Roland Berger. Begge konkluderede, at teknologien kunne konkurrere med andre former for elektricitet på pris i midten af ​​dette århundrede, men nogle af tallene er øjenåbnende.

Frazer-Nash-rapporten anslog, at forskning og udvikling investering, der kræves for blot at komme til en prototype SBSP-satellit, kan løbe op på €15.8 milliarder ($15.8 milliarder). At bygge den første operationelle satellit kunne koste omkring 9.8 milliarder euro og ville koste yderligere 3.5 milliarder euro at drive i løbet af dens levetid. Jo flere satellitter der bygges, jo billigere bliver de, så forudsiger rapporten at inden den tiende satellit, kapitalomkostningerne vil være faldet til €7.6 mia. og driftsomkostningerne til €1.3 mia.

Men i betragtning af at det sandsynligvis vil tage dusinvis af disse satellitter at levere en rimelig mængde strøm, vil disse omkostninger hurtigt stables op. En række af 54 "gigawatt-klasse" SBSP-satellitter ville koste 418 milliarder euro at udvikle og drive, ifølge rapporten, hvilket ville blive opvejet af 601 milliarder euro i fordele ved at spare på jordbaseret energiproduktion og CO2-emissions reduktioner.

Og det ser ud til, at disse tal er underlagt nogle ret tunge forbehold. Roland Berger indberette nåede lignende omkostningsestimater for hver SBSP-satellit, når der blev taget højde for "væsentlige fremskridt inden for nøgleteknologier og fremstillingsmetoder." Men da de beregnede omkostninger ud fra den antagelse, at vi ser minimale fremskridt, sprang prisskiltet på 8.1 milliarder euro til 33.4 milliarder euro.

Der er mange områder, hvor der skal gøres fremskridt. Til at begynde med ville disse satellitter være størrelsesordener større end noget, vi nogensinde har bygget i rummet før; Roland Berger-rapporten anslår, at de ville have et samlet areal på omkring 15 kvadratkilometer (5.8 kvadrat miles) sammenlignet med de 8,000 kvadratmeter (86,000 kvadrat f)eet) af den internationale rumstation.

Hver satellit vil sandsynligvis veje 10 gange mere end ISS på 450 tons, så blot at få råmaterialerne i kredsløb vil kræve en næsten 200-dobling af den nuværende opsendelseskapacitet. Når de først er der, skal disse strukturer samles af autonome robotter (i modsætning til fjernstyrede robotter), hvilket vil kræve massive forbedringer i både robotmanipulation og AI.

Fysisk ledning af disse systemer sammen mOuld tilføje for meget affyringsvægt, ifølge Roland Berger-rapporten, så de omkring to millioner komponenter, der udgør strukturerneOuld skal kontrolleres og overvåges trådløst. Det ville repræsentere et sensor-aktuator-netværk langt mere komplekst end noget andet, vi har bygget til dato.

Den måske største udfordring vil dog være at øge effektiviteten af trådløs kraftoverførsel system. Roland Berger-rapporten bemærker, at United States Naval Research Laboratoriet har formået at overføre kilowatt strøm over afstande på omkring en mile, men at udstråle gigawatt over tusinder af kilometer gennem rummet med høj effektivitet vil kræve grundlæggende gennembrud.

Hvis Solaris projekt får grønt lys, vil det fokusere på at fremme det avancerede inden for højeffektive solceller, trådløs strømtransmission og robot-montage i kredsløb. Programmet er designet til at løbe frem til 2025, på hvilket tidspunkt det er håbet, at det vil have givet tilstrækkelig information til, at ESA kan beslutte, om det ønsker at forfølge fuld udvikling.

Men i betragtning af omfanget af udfordringen, mener nogle, at SBSP er en pie-in-the-sky-ordning med ringe chance for at blive en realitet. Som Ars Technica bemærker, at Elon Musk berømt har latterliggjort ideen, og en analyse af fysiker Casey Handmer har vist, at transmissionstab, termiske tab, logistikal omkostninger, og straffen, der kommer fra at skulle bygge din teknologi for at overleve rummets strabadser betyder, at SBSP vil være tusindvis af tids dyrere end jordbaseret solenergi.

Men ESA er ikke den eneste en forfølge denne idé. Japan har seriøst undersøgt SBSP siden mindst 2014 og for nylig Det Forenede Kongerige , Kina er hoppet med på vognen.

Om nogen af ​​disse regeringer harve maven til at begå den slags ressourcer, der skal til for at gøre SBSP til en realitet er stadig tilbage at se, men det ser ud til, at momentum er ved at opbygge.

Billedkredit: ESA/Andreas Treuer