Солнечные электростанции в космосе помогут Земле пережить изменение климата, – ученые

Идея напоминает научную фантастику: гигантские солнечные электростанции, летающие в космосе, излучают огромное количество энергии на Землю. Эта концепция была разработана еще в 20-х годах русским ученым Константином Циолковским, став главным источником вдохновения для многих писателей-фантастов. Однако спустя столетие ученые начали добиваться значительных успехов в воплощении этой концепции в реальность, пишет The Conversation. 

Европейское космическое агентство осознало потенциал этих усилий и теперь стремится финансировать подобные проекты, предсказывая, что первый промышленный ресурс, который мы получим из космоса будет луч энергии.

Изменение климата — величайшая проблема нашего времени и на карту поставлено очень многое. От глобального повышения температуры до изменения погодных условий, последствия изменения климата уже ощущаются во всем мире. В последние годы технологии использования возобновляемых источников энергии резко развились, что привело к повышению их эффективности и снижению затрат. 

Но одним из главных препятствий является тот факт, что они не обеспечивают постоянный запас энергии. Ветровые и солнечные фермы производят энергию только тогда, когда дует ветер или светит солнце, но нам нужно электричество круглосуточно. 

В конечном итоге, прежде чем перейти на возобновляемые источники энергии, нужно разработать способ хранения этой энергии в больших масштабах.

Преимущества космоса

Возможный способ его создания заключается в генерировании солнечной энергии непосредственно в космосе. В этом есть много преимуществ. Такая станция может вращаться вокруг Солнца постоянно, а солнечные элементы над атмосферой будут получать больше солнечного света и производить много энергии. 

Проблема реализации этой задумки заключается в сборке, запуске и развертывании в космосе громоздких конструкций. По предварительным данным, площадь одной такой конструкции может составлять до 10 км², что эквивалентно 1400 футбольным полям. 

Использование легких материалов также будет иметь решающее значение, так как самыми большими затратами станут технологии запуска станции в космос. Одно из предложений заключается в создании тысячи спутников, которые будут разворачивать над Землей большой солнечный генератор. 

В 2017 году исследователи из Калифорнийского технологического института предложили проект модульной электростанции, состоящей из тысяч сверхлегких панелей солнечных элементов. Они также продемонстрировали прототип панели весом всего 280 г на квадратный метр, что примерно равно весу одной игральной карты. 

Сегодня рассматривается более простой вариант — печать деталей конструкции на 3D-принтере. В Ливерпульском университете ученые изучают новые технологии производства для печати сверхлегких солнечных элементов на солнечных парусах. Солнечный парус — это складная, легкая и хорошо отражающая мембрана, способная использовать эффект давления солнечного излучения, чтобы двигать космический корабль без использования топлива. 

Исследователи пытаются найти способ, как встроить солнечные элементы в конструкции этих солнечных парусов, дабы побольше создать солнечных электростанций без топлива. 

Безусловно, когда-нибудь производство и развертывание устройств в космосе с Международной космической станции или будущей лунной шлюзовой станции, станет возможным. Такие устройства, по мнению экспертов, смогут обеспечить энергией не только Землю, но и Луну.

Возможности на этом не заканчиваются

В то время как для строительства электростанций мы полагаемся на материалы с Земли, ученые также рассматривают возможность использования ресурсов непосредственно из космоса, например, материалов найденных на Луне. 

Однако исследователям придется столкнуться и с другой проблемой — передачей энергии обратно на Землю. План состоит в том, чтобы преобразовать электричество от солнечных батарей в энергетические волны и использовать электромагнитные поля для передачи их вниз к антенне на поверхность Земли, которая преобразует волны обратно в электричество. 

Исследователи под руководством Японского агентства аэрокосмических исследований уже разработали конструкции и продемонстрировали орбитальную систему, которая должна будет это осуществить. 

В этой области предстоит проделать много работы, но цель состоит в том, чтобы солнечные электростанции в космосе стали реальностью в ближайшие десятилетия.

Так, китайские ученые разработали систему под названием Omega, которая должна заработать к 2050 году. Эта система будет подавать 2 ГВт энергии в сеть Земли с максимальной производительностью. Чтобы производить столько энергии с помощью солнечных батарей на Земле, их понадобится более 6 млн. штук.

Меньшие спутники на солнечной энергии, такие как те, что предназначены для работы луноходов, могут быть введены в эксплуатацию еще раньше. 

Во всем мире научные сообщества тратят много времени и сил на разработку солнечных электростанций в космосе.