Идея получения солнечной энергии в космосе, где солнце всегда светит, и ее передача на Землю, может показаться слишком фантастической, но такая технология уже существует. В начале 2018 года ученые из Калифорнийского технологического института объявили, что им удалось создать прототип, способный улавливать и передавать солнечную энергию из космоса.
Их прототип – это легкие пластинки, состоящие из трех основных компонентов. Оптические отражатели концентрируют солнечный свет, фотогальванические элементы преобразуют солнечный свет в электричество, а интегральная схема преобразует электричество в радиочастотную энергию, которая передается через прикрепленную антенну. Отдельные плитки могут быть соединены вместе для формирования большой солнечной панели в космосе. Наземный микроволновый приемник будет использоваться для перехвата поступающей радиочастотной энергии и преобразования ее в пригодное для использования электричество.
Ученые продемонстрировали, что их прототип работает в имитации условий космоса в лаборатории. Им удалось получить энергию для питания светодиода (LED), расположенного на расстоянии около 50 сантиметров от пластинки.
Ключевой особенностью нового дизайна является то, что пластина действительно легкая — 1,5 килограмма на квадратный метр, то есть немного больше пиццы. Это позволит снизить затраты на запуск и строительство будущей космической солнечной установки. Более того, новый дизайн плитки, в котором каждый блок способен генерировать и передавать солнечную энергию индивидуально, является выгодным, потому что нет необходимости использовать силовую распределительную систему в космосе. Такая конструкция также облегчает развертывание миссий и делает ремонт без потери функциональности. В будущем ученые планируют выяснить, могут ли быть достигнуты дополнительные сокращения веса за счет использования новых легких материалов.
Исследования в области солнечной энергии на космических объектах продолжаются в Калифорнийском технологическом институте, где профессора Гарри Атуотер, Али Хаджимири и Серхио Пеллегрино получили финансирование от корпорации Northrop Grumman для изучения потенциала такого источника чистой энергии.
— Солнечные массивы, независимо от их эффективности, генерируют энергию только тогда, когда [солнце] освещает их. Поэтому, если солнечная энергия станет основным так называемым «диспетчерским» базовым источником энергии, который заменит сегодняшние электростанции, работающие на ископаемом топливе, по сути, нужно буде иметь постоянный источник генерации. Это невозможно для наземной солнечной энергии без какой-либо дополнительной формы хранения электрической энергии, что значительно увеличивает стоимость солнечного электричества, генерируемого на Земле. Самое замечательное в космосе — это то, что там нет ночи. И поэтому у нас есть перспектива создания управляемой энергии, энергии, которая постоянно генерируется, и которая может быть немедленно отправлена туда, где это необходимо. Потенциальная выгода огромна. Около четверти человечества не имеет электроэнергии, — отметил профессор Атуотер.
Помимо технологических ноу-хау, есть еще другие препятствия, которые необходимо преодолеть, прежде чем космическая солнечная энергия станет возможной. Одним из самых больших может стать количество перегрузок, возникающих при передаче радиочастотных волн, поскольку эти частоты являются теми же, что мы используем для радиостанций, телевизоров и мобильных телефонов.
Другие страны, помимо США, включая Китай, Европу, Индию и Японию, также работают над этой технологией.