Япония собирается запустить космическую солнечную станцию к 2025 году

Япония стремится к 2025 году запустить в орбиту вокруг Земли солнечную электростанцию с целью передачи энергии на планету. Первый пробный образец будет весом около 180 кг и сможет посылать около 1 киловатта энергии, что достаточно для питания бытовых устройств.

Фото: NASA is licensed under Public domain

Этот первый этап направлен на расширение масштабов производства с целью снижения зависимости от ископаемых ресурсов.

Несмотря на то, что солнечная энергия используется с 1970-х годов, ее широкое распространение ограничено техническими и логистическими проблемами. Среди них отсутствие удобных мест для установки солнечных батарей, постепенное ухудшение эффективности энергетических установок со временем, а также зависимость от погоды и смены дня и ночи.

Для компенсации дефицита производства люди до сих пор вынуждены прибегать к ископаемым топливам. Космическая солнечная энергетика, предложенная бывшим инженером миссии "Аполлон" Питером Глейзером, может помочь преодолеть эти трудности. В отличие от большинства технологий "зеленой" энергетики на Земле, космические солнечные станции могут производить энергию круглосуточно, не завися от погоды и цикла дня и ночи (в зависимости от орбитального положения). Однако производство солнечной энергии в космосе обычно считается неэффективным и слишком дорогостоящим. Для этого требуется создание обширной инфраструктуры в космосе, а также десятки ракет для транспортировки. Тем не менее исследователи из компании Japan Space Systems утверждают, что современные достижения в области космической и солнечной техники могут изменить ситуацию, особенно учитывая неотложную задачу декарбонизации мировой энергетики.

Подробности о демонстрационном спутнике, разработанном в рамках проекта Ohisama компанией Japan Space Systems, таковы: весит он 180 кг, будет находиться на высоте 400 км и оснащен фотоэлектрической панелью площадью 2 квадратных метра, заряжающей встроенную батарею. Накопленная энергия будет трансформироваться в микроволны и передаваться на земную приемную антенну. Благодаря высокой скорости спутника (28 000 км/ч), элементы приемной антенны будут разбросаны на 40 км и отстоят друг от друга на 5 км. Важно отметить, что первоначальный прототип сможет передавать только один киловатт энергии, что достаточно для работы мелкой бытовой техники в течение часа. После передачи энергии займет всего несколько минут, однако для повторной зарядки батареи потребуется несколько дней, уточнил Коичи Иджичи, консультант Japan Space Systems, представляя проект на Международной конференции по космической энергетике в Лондоне.

Исследователи уже продемонстрировали беспроводную передачу солнечной энергии от стационарного источника на земле. В декабре текущего года планируется провести передачу с энергии с самолета, оснащенного солнечной панелью, аналогичной установленной на будущем спутнике, на расстояние 5-7 км от земной приемной антенны. Разработчики также полагают, что прогресс в области фотоэлектрических устройств (включая гибкие солнечные батареи) позволит перенести эту технологию на коммерчески выгодный уровень.

Согласно этой концепции, в рамках правительственного проекта запустят спутники с огромными панелями площадью 2 квадратных километра для генерации в 10 раз большего количества энергии по сравнению с наземными станциями. Таким образом, каждый спутник сможет ежемесячно производить энергию, эквивалентную дневной работе атомной электростанции. Однако реальный потенциал космической солнечной энергетики до сих пор остается предметом споров. По данным последнего отчета NASA, инвестиции, необходимые для постройки и запуска космических электростанций, превышают затраты на производство энергии, что вызывает вопросы о их экономической целесообразности. Учитывая капиталовложения, стоимость производства энергии может достигать 0,61 доллара за киловатт-час, в то время как для наземной солнечной энергии этот показатель составляет 0,5 доллара. Проблемой также являются выбросы углекислого газа, выделяемые ракетами, необходимыми для запуска спутников, что делает этот процесс менее экологически чистым, чем кажется на первый взгляд. Для вывода на орбиту электростанции способной производить один гигаватт-час электроэнергии потребуется 68 ракет. Однако другие исследовательские центры и космические агентства, такие как ESA и ВВС США, в настоящее время работают над различными стратегиями по использованию космической солнечной энергетики.