Euroopa on hakanud tõsiselt võtma kosmosepõhise päikeseenergia tegelikkuseks muutmist

Ettepanekud päikeseenergia kiirgamiseks kosmosest alla on olnud olemas alates 1970. aastatest, kuid seda ideed on pikka aega peetud ulmeks. Nüüd aga tundub, et Euroopa hakkab selle reaalsuseks muutmist tõsiselt võtma.

Kosmosepõhine päikeseenergia (SBSP) hõlmab tohutute päikesepaneelide massiivi ehitamist orbiidile päikesevalguse kogumiseks ja seejärel kogutud energia kiirgamist tagasi Maale mikrolainete või suure võimsusega laserite kaudu. Sellel lähenemisviisil on maapealse päikeseenergia ees mitmeid eeliseid, sealhulgas öö puudumine ja halb ilm ning atmosfääri puudumine, mis summutaks päikesevalgust. sa.

Kuid nii suurte konstruktsioonide kosmosesse ehitamisega seotud inseneriväljakutse ja sellega seotud tehnoloogiate keerukus on tähendanud, et idee on siiani jäänud joonestuslauale. Euroopa Kosmoseagentuuri peadirektor Josef Aschbacher soovib seda muuta.

Tehnoloogia kauaaegne propageerija Aschbacher teatas hiljuti uue plaanist teadus-ja arendustegevus programm helistamaed Solaris, mis paneb aluse täiemahulisele rollileltehnoloogiast hiljem sel sajandil. Ettepanek esitatakse novembris toimuval istungil ESA nõukogule, kes teeb asutuse rahastamisotsuseid.

"Kosmosepõhine ssee on pSee oleks Euroopa jaoks oluline samm süsinikuneutraalsuse ja energiasõltumatuse suunas. ta säutsus. "Peamised ehitusplokid on meil juba olemas, kuid ütlen selgelt: projekti õnnestumiseks on vaja veel palju tehnoloogiat arendada ja rahastada."

Käik järgib kahe aruande avaldamine Agentuuri tellitud SBSP teostatavuse hindamiseks Ühendkuningriigis asuv konsultatsioonifirma Frazer-Nash ja Saksamaal asuv Roland Berger. Mõlemad jõudsid järeldusele, et tehnoloogia võiks selle sajandi keskpaigaks hinna poolest konkureerida teiste elektriliikidega, kuid mõned numbrid on silmi avavad.

Frazer-Nashi raportis hinnati, et teadus-ja arendustegevus SBSP satelliidi prototüübile pääsemiseks vajalik investeering võib ulatuda 15.8 miljardi euroni (15.8 miljardit dollarit). Esimese töötava satelliidi ehitamine võib maksta umbes 9.8 miljardit eurot ja selle tööea jooksul kuluks veel 3.5 miljardit eurot. Mida rohkem satelliite ehitatakse, seda odavamalt nad saavad, nii ennustab aruanne et kümnendaks satelliit, kapitalikulud on langenud 7.6 miljardi euroni ja tegevuskulud 1.3 miljardi euroni.

Kuid arvestades, et mõistliku võimsuse tagamiseks kulub tõenäoliselt kümneid neid satelliite, suurenevad need kulud kiiresti. Aruande kohaselt maksaks 54 gigavatt-klassi SBSP satelliidi arendamine ja käitamine 418 miljardit eurot, mida kompenseeriks 601 miljardi euro suurune kasu maapealse energia tootmise ja CO2 heitkoguste säästmisest.s vähendused.

Ja tundub, et nende arvude suhtes kehtivad üsna rasked hoiatused. Roland Berger aru saavutas iga SBSP satelliidi jaoks sarnased kuluhinnangud, kui võtta arvesse "olulisi edusamme võtmetehnoloogiates ja tootmismeetodites". Kuid kui nad arvutasid kulusid eeldusel, et näeme minimaalseid ettemakseid, tõusis 8.1 miljardi euro hind 33.4 miljardi euroni.

On palju valdkondi, kus on vaja edusamme teha. Alustuseks oleksid need satelliidid suurusjärgu võrra suuremad kui kõik, mida oleme kunagi varem kosmoses ehitanud; Roland Bergeri aruande hinnangul on nende kogupindala umbes 15 ruutkilomeetrit (5.8 ruutmiili) võrreldes 8,000 ruutmeetriga (86,000 XNUMX ruutf).eet) rahvusvahelise kosmosejaama.

Iga satelliit tõenäoliselt kaalub 10 korda rohkem kui 450-tonnine ISS, nii et ainuüksi tooraine orbiidile toomine nõuab praeguse stardivõimsuse ligi 200-kordset suurendamist. Kohale jõudes peavad need struktuurid kokku panema autonoomsed robotid (erinevalt kaugjuhitavatest robotitest), mis nõuab nii roboti manipuleerimise kui ka AI tohutut täiustamist.

Nende süsteemide füüsiline ühendamine would Roland Bergeri aruande kohaselt lisage liiga palju stardikaalu, nii et ligikaudu kaks miljonit komponenti, millest konstruktsioonid moodustavad would tuleb juhtida ja jälgida juhtmevabalt. See kujutaks endast andurite ja täiturmehhanismide võrku, mis on palju keerulisem kui kõik, mida oleme siiani ehitanud.

Võib-olla on suurim väljakutse siiski selle tõhususe suurendamine juhtmevaba jõuülekanne süsteem. Roland Bergeri raportis märgitakse, et Ameerika Ühendriikide mereväe uurimistöö Laboratooriumil on õnnestunud edastada kilovatte võimsust umbes miili kaugusele, kuid gigavattide kiirgamine tuhandete kilomeetrite jooksul läbi kosmose suure tõhususega nõuab põhjapanevaid läbimurdeid.

Kui Solarise projekt saab lubaduse, keskendub see ülitõhusate päikesepatareide, traadita jõuülekande ja orbiidil asuvate robotite tipptaseme edendamisele. Programm on kavandatud kestma kuni 2025. aastani, siis loodetakse, et see on andnud piisavalt teavet, et ESA saaks otsustada, kas ta soovib jätkata täielikku arendustegevust.

Kuid väljakutse ulatust arvestades usuvad mõned, et SBSP on taevas skeem, millel on vähe võimalusi reaalsuseks saada. Nagu Ars Technica märgib, et Elon Musk on selle idee kuulsalt naeruvääristanud ja füüsik Casey Handmeri analüüs on näidanud, et ülekandekaod, soojuskaod, logistikaal kulud ja karistus, mis tuleneb sellest, et peate oma tehnoloogiat kosmosesurmaga toimetulemiseks ehitama, tähendab, et SBSP on tuhandeids kallim kui maapealne päikeseenergia.

Kuid ESA pole ainus üks seda ideed järgides. Jaapan on SBSP-d tõsiselt uurinud vähemalt alates 2014. aastast ja viimasel ajal Suurbritannia ja Hiina on hüppanud.

Kas mõni neist valitsustest have kõht, et eraldada SBSP tegelikkuseks muutmiseks vajalikud vahendid jääb üle oodata, kuid tundub, et hoog koguneb.

Pildi krediit: ESA/Andreas Treuer