Десятилетие интенсивных научных изысканий в Калифорнийском технологическом институте (Пасадена) привело к созданию революционной технологии — «солнечной черепицы». Ученые исследовали методы сбора солнечной энергии в космическом пространстве и её беспроводной передачи на Землю посредством микроволн. Первые рабочие прототипы этой системы были продемонстрированы миру в августе 2021 года.
Первый шаг в космос: запуск солнечных плиток
Источник финансирования этого амбициозного «Космического солнечного проекта», бюджет которого превышает 100 миллионов долларов, долгое время оставался загадкой. Теперь известно, что его главными спонсорами выступили миллиардер в сфере недвижимости Дэвид Брен и его супруга Бриджит. Благодаря этой поддержке институт объявил о готовности вывести на орбиту первые образцы «солнечных плиток» уже в декабре.
Конструкция и масштабирование орбитальных электростанций
Каждая плитка представляет собой компактный модуль размером 10x10 сантиметров и весом менее 3 граммов. Ключевая особенность технологии — возможность их автоматической сборки на орбите в более крупные структуры. Из таких плиток можно создавать модули площадью 60x60 метров, которые, в свою очередь, станут строительными блоками для гигантской орбитальной электростанции площадью до 9 квадратных километров.
Экономика космической энергетики: выбор оптимальной орбиты
Одним из ключевых нерешённых вопросов остаётся выбор оптимальной орбиты для размещения таких станций. Учёные рассматривают компромисс между высотой орбиты и стоимостью проекта. На высокой орбите потребуется меньше модулей для постоянного нахождения на солнечной стороне, но стоимость их доставки резко возрастает. Низкая околоземная орбита, напротив, потребует большего количества модулей (для компенсации периодов нахождения в тени Земли), но сделает логистику значительно дешевле — например, для развёртывания системы потребуется 13 ракетных запусков вместо 39.
Обратите внимание: Циолковский - шизофреник опередивший время.
Проведённые расчёты показывают, что в итоге вариант с низкой орбитой оказывается экономически более выгодным. По оценкам института, стоимость электроэнергии, полученной таким способом, может составить всего 1-2 доллара за киловатт-час.Технология передачи энергии и сферы применения
Спутниковая солнечная энергия от Калифорнийского технологического института
Важнейшим инженерным достижением стала интеграция в каждую плитку всех необходимых электронных компонентов для преобразования солнечной энергии в микроволновое излучение и его направленной передачи на Землю. При этом исследователи видят более широкие перспективы для своей разработки: подобные орбитальные электростанции смогут снабжать энергией не только наземных потребителей, но и будущие масштабные космические миссии, обеспечивая их стабильным и мощным источником питания.
Глобальный контекст: кто ещё работает над космическим солнцем?
Калифорнийский технологический институт является не единственным игроком на этом перспективном поле. В сентябре 2022 года консорциум Airbus и Европейского космического агентства (ESA) успешно провёл наземную демонстрацию передачи энергии с помощью микроволн. Активные исследования и разработки в области космической солнечной энергетики ведутся также в Великобритании, Южной Корее, Китае и Японии, что свидетельствует о формировании новой глобальной технологической гонки.
Несмотря на различия в подходах, все проекты сходятся в одном: для приёма энергии на Земле потребуются масштабные антенные комплексы (ректенны). Учёные из Калтеха отмечают, что конструкция таких приёмников относительно проста, однако они будут занимать значительные территории, что является отдельной инженерной и инфраструктурной задачей.
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: После десяти лет интенсивных исследований пришло время реализации глобального проекта.