Eurooppa ottaa vakavasti avaruuspohjaisen aurinkovoiman tekemisen todeksi

Ehdotuksia aurinkoenergian säteilemiseksi alas avaruudesta ovat olleet olemassa 1970-luvulta lähtien, mutta ideaa on pitkään pidetty vain tieteiskirjallisuudesta. Nyt Eurooppa näyttää kuitenkin alkavan vakavasti tehdä siitä totta.

Avaruuteen perustuva aurinkosähkö (SBSP) rakentaa kiertoradalle massiivisia aurinkopaneeleja keräämään auringonvaloa ja lähettämään sitten kerätyn energian takaisin maahan mikroaaltojen tai suuritehoisten lasereiden avulla. Lähestymistavalla on useita etuja maanpäälliseen aurinkoenergiaan verrattuna, mukaan lukien yön ja kolean sään puuttuminen sekä ilmakehän puuttuminen, joka vaimentaa aurinkoenergiaa. sa.

Mutta tällaisten suurten rakenteiden avaruuteen rakentamiseen liittyvä insinöörihaaste ja siihen liittyvien teknologioiden monimutkaisuus ovat johtaneet siihen, että idea on pysynyt piirustuspöydällä toistaiseksi. Euroopan avaruusjärjestön pääjohtaja Josef Aschbacher haluaa muuttaa tämän.

Teknologian pitkäaikainen puolestapuhuja Aschbacher ilmoitti äskettäin suunnitelmistaan ​​luoda uutta tutkimus ja kehitys ohjelma soittaaed Solaris, joka luo pohjan täysimittaiselle roolillelpois tekniikasta myöhemmin tällä vuosisadalla. Esitys viedään viraston rahoituspäätökset tekevän ESA:n neuvoston kokoukseen marraskuussa.

"Avaruuspohjainen sTuo on pSe olisi tärkeä askel kohti hiilineutraaliutta ja energiariippumattomuutta Euroopalle. hän tweeted. "Meillä on jo tärkeimmät rakennuspalikat, mutta sanon selväksi: hankkeen onnistuminen vaatii vielä paljon teknologian kehittämistä ja rahoitusta."

Muutto seuraa kahden raportin julkaiseminen viraston toimeksiannosta arvioida SBSP:n toteutettavuus brittiläisen konsulttiyrityksen Frazer-Nashilta ja saksalaiselta Roland Bergeriltä. Molemmat päättelivät, että teknologia voisi kilpailla hinnalla muiden sähkömuotojen kanssa tämän vuosisadan puoliväliin mennessä, mutta jotkut luvut ovat silmiä avaavia.

Frazer-Nashin raportissa arvioitiin, että tutkimus ja kehitys Investoinnit, joita tarvitaan yksinkertaisesti SBSP-satelliitin prototyyppiin pääsemiseksi, voivat nousta 15.8 miljardiin euroon (15.8 miljardia dollaria). Ensimmäisen toimivan satelliitin rakentaminen voisi maksaa noin 9.8 miljardia euroa ja maksaisi vielä 3.5 miljardia euroa toimimaan sen elinkaaren aikana. Mitä enemmän satelliitteja rakennetaan, sitä halvemmaksi ne tulevat, joten raportti ennustaa että kymmenenteen mennessä satelliitti, pääomakustannukset ovat laskeneet 7.6 miljardiin euroon ja toimintakulut 1.3 miljardiin euroon.

Mutta kun otetaan huomioon, että kohtuullisen tehon tuottamiseen tarvitaan todennäköisesti kymmeniä näitä satelliitteja, nämä kustannukset kasvavat nopeasti. Raportin mukaan 54 "gigawattiluokan" SBSP-satelliitin kehittäminen ja käyttö maksaisivat 418 miljardia euroa, mikä kompensoituisi 601 miljardin euron hyödyllä maanpäällisen energiantuotannon ja hiilidioksidipäästöjen säästämisestä.s vähennykset.

Ja näyttää siltä, ​​​​että näihin lukuihin liittyy melko raskaita varoituksia. Roland Berger raportti saavutti samanlaiset kustannusarviot jokaiselle SBSP-satelliitille, kun huomioidaan "merkittävä kehitys keskeisissä teknologioissa ja valmistusmenetelmissä". Mutta kun he laskivat kustannukset olettaen, että näemme minimaalisen edistyksen, 8.1 miljardin euron hintalappu hyppäsi 33.4 miljardiin euroon.

On monia aloja, joilla tarvitaan edistystä. Ensinnäkin nämä satelliitit olisivat suuruusluokkaa suurempia kuin mikään, mitä olemme koskaan rakentaneet avaruudessa; Roland Bergerin raportin mukaan niiden kokonaispinta-ala on noin 15 neliökilometriä (5.8 neliökilometriä) verrattuna 8,000 86,000 neliömetriin (XNUMX XNUMX neliömetriä).eet) kansainvälisen avaruusaseman.

Jokainen satelliitti todennäköisesti painaa 10 kertaa enemmän kuin 450 tonnin ISS, joten pelkkä raaka-aineiden saaminen kiertoradalle vaatii lähes 200-kertaista nykyistä laukaisukapasiteettia. Kun nämä rakenteet ovat siellä, autonomisten robottien (toisin kuin kauko-ohjattujen robottien) on koottava nämä rakenteet, mikä edellyttää massiivisia parannuksia sekä robottikäsittelyssä että tekoälyssä.

Näiden järjestelmien kytkentä fyysisesti yhteen wOuld lisää liian paljon laukaisupainoa Roland Bergerin raportin mukaan, joten rakenteet muodostavat noin kaksi miljoonaa komponenttia wOuld on ohjattava ja valvottava langattomasti. Se edustaisi anturi-toimilaiteverkkoa, joka on huomattavasti monimutkaisempi kuin mikään tähän mennessä rakentamamme.

Ehkä suurin haaste on kuitenkin tehokkuuden lisääminen langaton voimansiirto järjestelmä. Roland Bergerin raportissa todetaan, että Yhdysvaltain laivaston tutkimus Laboratorio on onnistunut siirtämään kilowattia tehoa noin mailin etäisyyksille, mutta gigawattien säteileminen tuhansien kilometrien yli avaruudessa korkealla hyötysuhteella vaatii perustavanlaatuisia läpimurtoja.

Jos Solaris projekti saa luvan, se keskittyy huipputehokkaiden aurinkokennojen, langattoman voimansiirron ja kiertoradalla tapahtuvan robottikokoonpanon huipputekniikan edistämiseen. Ohjelma on suunniteltu kestämään vuoteen 2025 asti, jolloin sen toivotaan saaneen tarpeeksi tietoa ESA:lle päättääkseen, haluaako se jatkaa täydellistä kehitystä.

Mutta kun otetaan huomioon haasteen laajuus, jotkut uskovat, että SBSP on kauneussuunnitelma, jolla on vain vähän mahdollisuuksia tulla todeksi. Kuten Ars Technica toteaa, Elon Musk on tunnetusti nauranut ideaa, ja fyysikko Casey Handmerin analyysi on osoittanut, että lähetyshäviöt, lämpöhäviöt, logistiikkaal kustannukset ja rangaistus, joka aiheutuu siitä, että joudut rakentamaan teknologiasi selviytymään avaruuden ankaruudesta, tarkoittavat, että SBSP on tuhansias kalliimpaa kuin maanpäällinen aurinkosähkö.

Mutta ESA ei ole ainoa yksi tätä ideaa ajamassa. Japani on tutkinut vakavasti SBSP:tä ainakin vuodesta 2014 lähtien ja viime aikoina Iso-Britannia ja Kiina ovat hypänneet kelkkaan.

Onko jokin näistä hallituksista have vatsa sitoutua sellaisiin resursseihin, joita tarvitaan SBSP:n toteuttamiseen Jää nähtäväksi, mutta näyttää siltä, ​​että vauhti on vahvistumassa.

Kuvan luotto: ESA/Andreas Treuer