Η Ευρώπη σοβαρεύει να κάνει πραγματικότητα την ηλιακή ενέργεια που βασίζεται στο διάστημα

Προτάσεις για ακτινοβολία ηλιακής ενέργειας κάτω από το διάστημα υπάρχουν από τη δεκαετία του 1970, αλλά η ιδέα θεωρείται από καιρό κάτι περισσότερο από επιστημονική φαντασία. Τώρα, όμως, η Ευρώπη φαίνεται να σοβαρεύει να το κάνει πραγματικότητα.

Ηλιακή ενέργεια με βάση το διάστημα (SBSP) περιλαμβάνει την κατασκευή τεράστιων συστοιχιών ηλιακών συλλεκτών σε τροχιά για τη συλλογή του ηλιακού φωτός και στη συνέχεια τη μετάδοση της συλλεγόμενης ενέργειας πίσω στη Γη μέσω μικροκυμάτων ή λέιζερ υψηλής ισχύος. Η προσέγγιση έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την επίγεια ηλιακή ενέργεια, συμπεριλαμβανομένης της απουσίας νύχτας και κακού καιρού και της έλλειψης ατμόσφαιρας που να μειώνει το φως από το sένα.

Αλλά η μηχανική πρόκληση που συνεπάγεται η κατασκευή τέτοιων μεγάλων κατασκευών στο διάστημα, και η πολυπλοκότητα των τεχνολογιών που εμπλέκονται, σημαίνουν ότι η ιδέα έχει παραμείνει στο σχέδιο μέχρι στιγμής. Ο γενικός διευθυντής του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, Josef Aschbacher, θέλει να αλλάξει αυτό.

Ένας επί μακρόν υποστηρικτής της τεχνολογίας, ο Aschbacher ανακοίνωσε πρόσφατα σχέδια για μια νέα έρευνα και ανάπτυξη πρόγραμμα κλήσηed Solaris, που θα θέσει τις βάσεις για έναν ρόλο πλήρους κλίμακαςlέξω από την τεχνολογία αργότερα αυτόν τον αιώνα. Η πρόταση θα υποβληθεί στο Συμβούλιο της ESA, το οποίο λαμβάνει αποφάσεις χρηματοδότησης για τον οργανισμό, σε συνεδρίαση τον Νοέμβριο.

"Βασισμένο στο διάστημα sΑυτό είναι pθα ήταν ένα σημαντικό βήμα προς την ουδετερότητα των εκπομπών άνθρακα και την ενεργειακή ανεξαρτησία για την Ευρώπη». που έγραψε. «Έχουμε ήδη τα κύρια δομικά στοιχεία, αλλά επιτρέψτε μου να είμαι σαφής: για να πετύχει το έργο, χρειάζεται ακόμη πολύ ανάπτυξη τεχνολογίας και χρηματοδότηση».

Η κίνηση ακολουθεί το δημοσίευση δύο εκθέσεων ανατέθηκε από τον οργανισμό να αξιολογήσει τη σκοπιμότητα του SBSP από την εταιρεία συμβούλων Frazer-Nash με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο και τον Roland Berger με έδρα τη Γερμανία. Και οι δύο κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να ανταγωνιστεί άλλες μορφές ηλεκτρικής ενέργειας στην τιμή μέχρι τα μέσα αυτού του αιώνα, αλλά μερικοί από τους αριθμούς είναι εντυπωσιακοί.

Η έκθεση Frazer-Nash εκτίμησε ότι η έρευνα και ανάπτυξη Η επένδυση που απαιτείται για να φτάσει απλώς σε ένα πρωτότυπο δορυφόρο SBSP θα μπορούσε να ανέλθει στα 15.8 δισεκατομμύρια ευρώ (15.8 δισεκατομμύρια δολάρια). Η κατασκευή του πρώτου επιχειρησιακού δορυφόρου θα κοστίσει περίπου 9.8 δισεκατομμύρια ευρώ και θα κόστιζε άλλα 3.5 δισεκατομμύρια ευρώ για να λειτουργήσει κατά τη διάρκεια της ζωής του. Όσο περισσότεροι δορυφόροι κατασκευάζονται, τόσο φθηνότερα γίνονται, έτσι προβλέπει η έκθεση ότι μέχρι το δέκατο δορυφόρος, Το κόστος κεφαλαίου θα έχει μειωθεί στα 7.6 δισ. ευρώ και το λειτουργικό κόστος σε 1.3 δισ. ευρώ.

Αλλά δεδομένου ότι είναι πιθανό να χρειαστούν δεκάδες από αυτούς τους δορυφόρους για να παρέχουν μια λογική ποσότητα ενέργειας, αυτά τα κόστη θα αυξηθούν γρήγορα. Μια σειρά 54 δορυφόρων SBSP «κατηγορίας γιγαβάτ» θα κοστίσει 418 δισεκατομμύρια ευρώ για την ανάπτυξη και λειτουργία, σύμφωνα με την έκθεση, η οποία θα αντισταθμιστεί από 601 δισεκατομμύρια ευρώ σε οφέλη από την εξοικονόμηση επίγειας παραγωγής ενέργειας και εκπομπών CO2s μειώσεις.

Και φαίνεται ότι αυτοί οι αριθμοί υπόκεινται σε ορισμένες πολύ βαριές προειδοποιήσεις. Ο Ρόλαντ Μπέργκερ αναφέρουν κατέληξαν σε παρόμοιες εκτιμήσεις κόστους για κάθε δορυφόρο SBSP όταν συνυπολογίσαμε «σημαντικές προόδους σε βασικές τεχνολογίες και προσεγγίσεις κατασκευής». Αλλά όταν υπολόγισαν το κόστος με βάση την υπόθεση ότι βλέπουμε ελάχιστες προκαταβολές, η τιμή των 8.1 δισεκατομμυρίων ευρώ εκτινάχθηκε στα 33.4 δισεκατομμύρια ευρώ.

Υπάρχουν πολλοί τομείς στους οποίους πρέπει να σημειωθεί πρόοδος. Για αρχή, αυτοί οι δορυφόροι θα ήταν τάξεις μεγέθους μεγαλύτεροι από οτιδήποτε άλλο έχουμε κατασκευάσει στο διάστημα στο παρελθόν. η έκθεση Roland Berger υπολογίζει ότι θα είχαν συνολική έκταση περίπου 15 τετραγωνικά χιλιόμετρα (5.8 τετραγωνικά μίλια) σε σύγκριση με τα 8,000 τετραγωνικά μέτρα (86,000 τετραγωνικά μέτρα).eeκ) του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού.

Κάθε δορυφόρος είναι πιθανό να ζυγίζει 10 φορές περισσότερο από το ISS των 450 τόνων, οπότε και μόνο η μεταφορά των πρώτων υλών σε τροχιά θα απαιτήσει σχεδόν 200 φορές αύξηση της τρέχουσας ικανότητας εκτόξευσης. Μόλις εκεί, αυτές οι δομές θα πρέπει να συναρμολογηθούν από αυτόνομα ρομπότ (σε αντίθεση με τα τηλεκατευθυνόμενα ρομπότ), τα οποία θα απαιτήσουν τεράστια βελτίωση τόσο στον ρομποτικό χειρισμό όσο και στην τεχνητή νοημοσύνη.

Φυσική καλωδίωση αυτών των συστημάτων would προσθέστε πάρα πολύ βάρος εκτόξευσης, σύμφωνα με την έκθεση Roland Berger, έτσι τα περίπου δύο εκατομμύρια εξαρτήματα που αποτελούν τις δομές would πρέπει να ελέγχονται και να παρακολουθούνται ασύρματα. Αυτό θα αντιπροσώπευε ένα δίκτυο αισθητήρων-ενεργοποιητών πολύ πιο περίπλοκο από οτιδήποτε έχουμε δημιουργήσει μέχρι σήμερα.

Ίσως η μεγαλύτερη πρόκληση, ωστόσο, θα είναι η αύξηση της αποτελεσματικότητας του ασύρματη μετάδοση ισχύος Σύστημα. Η έκθεση Roland Berger σημειώνει ότι η Ναυτική Έρευνα των Ηνωμένων Πολιτειών Το εργαστήριο κατάφερε να μεταδώσει κιλοβάτ ισχύος σε αποστάσεις περίπου ενός μιλίου, αλλά η ακτινοβολία γιγαβάτ σε χιλιάδες χιλιόμετρα μέσω του διαστήματος με υψηλή απόδοση θα απαιτήσει θεμελιώδεις ανακαλύψεις.

Εάν η Έργο Solaris παίρνει το πράσινο φως, θα επικεντρωθεί στην προώθηση της τελευταίας τεχνολογίας σε ηλιακά κύτταρα υψηλής απόδοσης, ασύρματη μετάδοση ενέργειας και ρομποτική συναρμολόγηση σε τροχιά. Το πρόγραμμα έχει σχεδιαστεί για να διαρκέσει έως το 2025, οπότε ελπίζεται ότι θα έχει παράσχει αρκετές πληροφορίες ώστε η ESA να αποφασίσει εάν θέλει να επιδιώξει την πλήρη ανάπτυξη.

Ωστόσο, δεδομένης της κλίμακας της πρόκλησης, ορισμένοι πιστεύουν ότι το SBSP είναι ένα πρόγραμμα που δεν έχει πολλές πιθανότητες να γίνει πραγματικότητα. Οπως και Ars Technica σημειώνει, ο Elon Musk έχει γελοιοποιήσει περίφημα την ιδέα και μια ανάλυση του φυσικού Casey Handmer έδειξε ότι απώλειες μετάδοσης, θερμικές απώλειες, υλικοτεχνικήal το κόστος και η ποινή που προέρχεται από την ανάγκη να κατασκευάσετε την τεχνολογία σας για να επιβιώσετε στις δυσκολίες του διαστήματος σημαίνει ότι το SBSP θα διαρκέσει χιλιάδεςs ακριβότερο από την επίγεια ηλιακή ενέργεια.

Αλλά η ESA δεν είναι η μόνη ένας επιδιώκοντας αυτή την ιδέα. Ιαπωνία ερευνά σοβαρά το SBSP τουλάχιστον από το 2014 και πιο πρόσφατα το Ηνωμένο Βασίλειο και Κίνα έχουν πηδήξει στο συγκρότημα.

Αν κάποια από αυτές τις κυβερνήσεις έχειve το στομάχι να δεσμεύσει το είδος των πόρων που απαιτούνται για να γίνει πραγματικότητα το SBSP απομενει να φανει, αλλά φαίνεται ότι η ορμή χτίζεται.

Πίστωση εικόνας: ESA/Andreas Treuer