Дръзкият план за поставяне на слънчеви ферми в космоса и излъчване на енергия обратно към Земята
Али Хаджимири е прекарал десетилетие в проучване как да постави слънчеви панели в космоса и да излъчи енергията надолу към Земята. И все пак, когато професорът по електроинженерство в Калифорнийския технологичен институт говори за работата си, хората винаги имат три въпроса, обикновено в този ред: Защо просто не поставим слънчеви панели на Земята? Ще пържиш ли птици в небето? Строите ли Звезда на смъртта?
Хаймири се шегува, че смята отговорите да бъдат отпечатани на карта. „Ще го нося в портфейла си, за да го покажа на хората“, каза той.
Първоначално космически слънчев скептик, интересът на Хаджимири беше събуден, когато той започна да разглежда по-отблизо идеята. „Средно получавате около осем пъти повече енергия в космоса“ в сравнение със слънчевата енергия на Земята, каза той пред CNN. Лъчът също няма да убива животни. А що се отнася до Звездата на смъртта? Лъчът няма да е достатъчно мощен, за да бъде въоръжен, добави той.
Тази година Хаджимири и неговият екип направиха крачка към превръщането на космическата слънчева енергия в реалност.
През януари те изстреляха Maple, 30-сантиметров космически соларен прототип, оборудван с гъвкави, леки предаватели. Целта беше да се събере енергия от слънцето и да се пренесе безжично в космоса, което те и направиха, успявайки да осветят чифт светодиоди.
Но „разтегната цел“ беше да се види дали Maple може също така да излъчва откриваема енергия към Земята. През май екипът реши да започне „сух тест“, за да види какво ще се случи. На покрива на кампуса на Caltech в Пасадена, Калифорния, Хаджимири и другите учени успяха да уловят сигнала на Maple.
Количеството енергия, което откриха, беше малко, твърде малко, за да бъде полезно, но те бяха успели да излъчат безжично енергия от космоса. „Едва след факта, че малко ни просветна, добре, добре, това беше нещо много специално“, каза Хаджимири.
Космическата слънчева енергия може да звучи дива, футуристична идея, но не е нова. Още през далечната 1941 г. той е описан в разказ на писателя-фантаст Айзък Азимов. През десетилетията след това страни, включително САЩ, Китай и Япония, проучиха идеята, но години наред тя беше отписана. „Икономиката беше просто изход“, каза Мартин Солтау, главен изпълнителен директор на базираната в Обединеното кралство компания Space Solar.
Сега това може да се промени, тъй като разходите за изстрелване на сателити рязко спадат, слънчевата и роботизираната технология напредват бързо и необходимостта от чиста енергия в изобилие, която да замени изкопаемите горива, затоплящи планетата, става все по-спешна.
Има „връзка от различни технологии, които се обединяват точно сега, когато имаме нужда от това“, каза Крейг Ъндърууд, почетен професор по инженерство на космически кораби в университета Съри в Обединеното кралство.
Проблемът е, че тези технологии ще трябва да бъдат внедрени в мащаб, различен от всичко, правено досега.
Какво е базирана в космоса слънчева енергия?
В основата си космическата слънчева енергия е доста ясна концепция. Хората биха могли да впрегнат огромната сила на слънцето в космоса, където то е на разположение постоянно - незасегнато от лошо време, облачна покривка, нощ или сезони - и да го изпратят към Земята.
Има различни концепции, но това ще работи приблизително по следния начин: огромни сателити за слънчева енергия, всеки с диаметър над една миля, ще бъдат изпратени в много висока орбита.
Поради колосалния размер на тези структури, те ще бъдат съставени от стотици хиляди много по-малки, масово произведени модули, „като лего тухли“, каза Солтау пред CNN, които ще бъдат сглобени в космоса от автономни роботизирани машини за сглобяване.
Слънчевите клетки на сателита ще уловят слънчевата енергия, ще я преобразуват в микровълни и ще я изпратят на Земята безжично чрез много голям предавател, способен да удари определени точки на земята с прецизност.
Микровълните, които могат лесно да пътуват през облаци и лошо време, ще бъдат насочени към приемна антена (или „ректена“) на Земята, направена от мрежа – „помислете за нещо като рибарска мрежа, окачена на бамбукови стълбове“, каза Солтау – където микровълните ще бъдат преобразувани обратно в електричество и подавани в мрежата.
Ректената, с диаметър приблизително 6 километра (3,7 мили), може да бъде построена на сушата или в морето. И тъй като тези мрежести структури биха били почти прозрачни, идеята е земята под тях да се използва за слънчеви панели, ферми или други дейности.
Един космически слънчев спътник може да достави до 2 гигавата мощност, приблизително същото количество като две средни ядрени електроцентрали в САЩ.
Идея, чието време е дошло?
Няма „нищо научна фантастика“ относно космическата слънчева енергия, каза Ъндърууд, британският професор, пред CNN. Технологията е зряла, каза той. „Големият препъникамък беше просто чистата цена за извеждането на електроцентрала в орбита.“
През последното десетилетие това започна да се променя, тъй като компании като SpaceX и Blue Origin започнаха да разработват ракети за многократна употреба. Днешните разходи за изстрелване от около 1500 долара на килограм са около 30 пъти по-малко, отколкото в ерата на космическите совалки от началото на 80-те години.
И докато изстрелването на хиляди тонове материал в космоса звучи така, сякаш ще има огромен въглероден отпечатък, космическата слънчева енергия вероятно ще има отпечатък, поне сравним със земната слънчева енергия на единица енергия, ако не и по-малък, поради повишената си ефективност като слънчева светлина е на разположение почти постоянно, каза Мамата Махешварапа, ръководител на системите за полезен товар в Космическата агенция на Обединеното кралство.
Някои експерти отиват по-далеч. Ъндърууд каза, че въглеродният отпечатък на космическата слънчева енергия ще бъде около половината от този на земна слънчева ферма, произвеждаща същата енергия, дори и с изстрелването на ракетата.
Но това не означава, че космическата слънчева енергия трябва да замени земните възобновяеми енергийни източници, добави той. Идеята е, че може да осигури мощност за „базов товар“, която може да се използва денонощно, за да запълни празнините, когато вятърът не духа и слънцето не грее на Земята. Понастоящем основната мощност обикновено се осигурява от електроцентрали, работещи с изкопаеми горива или ядрена енергия, които могат да работят с малко прекъсвания.
Силата ще бъде „много преносима“, каза Питър Гаретсън, старши сътрудник по отбранителни изследвания в Американския съвет за външна политика. Може да бъде излъчен от Космоса до върха на Европа, например, и след това до дъното на Африка.
Много защитници посочват потенциала, който може да предложи на развиващите се страни
