Калифорнийские ученые создают космическую солнечную электростанцию: ее отправят на орбиту уже в декабре

Чрезвычайно амбициозный космический солнечный проект Калифорнийского технологического института готовится запустить на орбиту первые прототипы космических солнечных панелей. Эти передовые сверхлегкие конструкции будут собирать, преобразовывать и передавать энергию по беспроводной связи. Подробнее о новшестве рассказало издание New Atlas.

Фото: IStock

Очевидно, почему все хотят собирать солнечную энергию в космосе: 24-часовой доступ к практически безграничной солнечной энергии, без препятствий атмосферы, не говоря уже о погоде.

Энергетический потенциал в космосе примерно в восемь раз лучше на квадратный метр солнечной панели, чем здесь, на Земле. Проблема всегда заключалась в том, как это делать и сколько это будет стоить. Затраты на запуск, сборку и обслуживание оборудования в космосе астрономические.

Масштабы космической солнечной установки ошеломляют, а беспрецедентные проблемы создают огромные препятствия на каждом этапе пути.

Не испугавшись и даже воодушевившись этими проблемами, команда Калифорнийского технологического института работает над проектом космической солнечной энергии уже почти десять лет. Его начали с невероятным пожертвованием в размере более $100 млн США от председателя Irvine Company Дональда Брена еще в 2013 году — пожертвование, о котором стало известно лишь недавно. В 2015 году компания Northrop Grumman добавила еще $17,5 млн.

По теме: Город во Флориде полностью перешёл на солнечную энергию: как там живётся

Проект развивался по существу в три потока. Одна группа работала над невероятно легкими, высокоэффективными фотоэлектрическими элементами с отношением мощности к весу примерно в 50-100 раз больше, чем даже у солнечных панелей, используемых в настоящее время на МКС и современных спутниках.

Вторая команда сосредоточена на разработке сверхлегкого, миниатюрного и недорогого оборудования для преобразования энергии от солнечных панелей в радиочастотную энергию, а затем перенаправления ее на Землю.

Эти две команды объединили свои разработки в функциональные прототипы «плитки» площадью около 10 см (3,9 дюйма), сочетающие улавливание солнечной энергии, преобразование в радиочастоту и беспроводную передачу. Эти высокоинтегрированные, очень гибкие плитки весят менее одной десятой унции (менее 2,8 г) каждая. Они спроектированы так, чтобы их можно было сложить с практически нулевым используемым пространством, поместить в ракету-носитель и отправить к орбите, где они развернутся сами.

Таким образом, вся космическая солнечная батарея задумана как ультрамодульная сборка. Плитки предназначены для развертывания полосы шириной 2 м (6,6 фута) и длиной до 60 м (197 футов). Эти полосы объединены в модули размером около 60×60 м (197×197 футов).

Третья группа работала над тем, как построить массив, объединяющий тысячи плиток в модули и тысячи модулей — в колоссальный массив для передачи солнечной энергии площадью около 9 кв. км (3,5 кв. мили). Перед этой группой стоит задача создания сверхлегких и сверхтонких космических структур для этих модулей, которые невероятно плотно складываются, а затем автономно раскладываются в массивные модули и сохраняют свою форму и положение.

Эта команда уже проделала потрясающую работу. Вдохновленные японскими оригами и киригами, они разработали и создали прототипы скручивающихся, складывающихся, самособирающихся конструкций, включая скручиваемые соединения, весом всего 150 грамм на кв. м (0,45 унции на кв. фут).

Затем возникает проблема наклона солнечных панелей к солнцу как можно больше, в то же время нацеливая свои передатчики на гигантские приемные станции на Земле внизу. И возникает вопрос, какую именно орбиту выбрать — геосинхронную, постоянно направленную на один приемник на Земле внизу, или более низкую, более дешевую орбиту, для которой потребуются несколько солнечных панелей и несколько приемников.

Финансовая математика на данном этапе, казалось бы, благоприятствует последнему; пять солнечных батарей на средней околоземной орбите, оснащенные двусторонними солнечными панелями и односторонними передатчиками, по-видимому, будут иметь преимущество с точки зрения приведенной стоимости энергии (LCoE), даже если такая система потребует 39 космических запусков, а не всего 13, как для геосинхронной системы с одной батареей. Но стоимость космической солнечной энергии по-прежнему будет находиться в диапазоне $1-$2 за кВтч. Ее будет довольно трудно продать, учитывая, что электроэнергия в США в настоящее время продается в среднем по цене менее $0,17 за кВтч.

Вам может быть интересно: главные новости Нью-Йорка, истории наших иммигрантов и полезные советы о жизни в Большом Яблоке – читайте все это на ForumDaily New York

Уровень сложности здесь, вероятно, лучше всего можно описать как комический. И все же под руководством профессоров Калифорнийского технологического института Серджио Пеллегрино, Гарри Этуотера и Али Хаджимири команда проекта Space Solar Power Project продолжает решать эту проблему. Такая новаторская работа привела к десяткам и десяткам опубликованных исследовательских работ.

Уже в декабре этого года пройдет тестирование прототипа в космосе, что является важной вехой.

Недавно новозеландская компания Emrod заявила нам, что гораздо дешевле построить наземную сеть сбора возобновляемой энергии и просто передавать энергию через спутник. Но, как бы то ни было, дерзость проекта Space Solar Power, а также фундаментальные достижения, достигнутые в нескольких различных областях, делают его проектом огромной значимости.

Читайте также на ForumDaily:

Как повысить свои шансы на выигрыш грин-карты: полезные советы участникам лотереи

В Теннесси есть деревня хоббитов, и домики в ней стоят всего $20 000: как там живется

Город во Флориде полностью перешёл на солнечную энергию: как там живётся

Как сэкономить на отоплении в США: несколько простых, но эффективных лайфхаков

Хотите больше важных и интересных новостей о жизни в США и иммиграции в Америку? — Поддержите нас донатом! А еще подписывайтесь на нашу страницу в Facebook. Выбирайте опцию «Приоритет в показе» —  и читайте нас первыми. Кроме того, не забудьте оформить подписку на наш канал в Telegram  и в Instagram— там много интересного. И присоединяйтесь к тысячам читателей ForumDaily New York — там вас ждет масса интересной и позитивной информации о жизни в мегаполисе.