宇宙開発競争の基準から見ても、このアイデアは大胆で、おそらく少しクレイジーに思えました。

1968年、人類が初めて月面に降り立つ前に、月面実験の1つに取り組んでいた技術者がいた。 アポロ計画 世界に食料を供給する新しい方法を提案しました。 軌道上にある巨大な太陽光発電所は、雲や夜、季節に邪魔されずに宇宙で一定の太陽光を吸収し、それを地球に戻すことができるとピーター・グレイザー氏は日記に書いた。 科学。

いつか太陽光発電に取って代わることができるのは、宇宙太陽光発電と、おそらくは核融合だけだ。 化石燃料 は文明の主要なエネルギー源であり、核融合は非常に遠いものであったため、グレイザーはそれを「物理学者の夢」と考えていました。

今年5月、カリフォルニア州パサデナの屋上に集まっていた研究者たちは、頭上を通過する実験からのエネルギー信号を受信した。 で設計されました カリフォルニア工科大学 (Caltech) そしてロケットで打ち上げられた エスパスX 1月の実験では、無線でエネルギーを転送し、可動部品を使わずにビームの方向を変え、地球に向けた。

これはカリフォルニア工科大学の 3 つの実験のうちの 1 つで、単一の衛星上にクラスター化されており、現在、宇宙周回太陽エネルギー システムの主要コンポーネントをテストしています。 グレイザーの夢はどんどん現実に近づいています。

「最初にそれを考えたとき、それはばかげているように思えました」と、この研究室長のハリー・アトウォーター教授は言う。 カリフォルニア工科大学宇宙太陽光発電プロジェクト。 「でも、それについて考え始めたんです。そのアイデアが次々と浮かんできて、手放すことができなくなったんです。」

アトウォーター氏は、気候変動を動機とし、2014年に亡くなったグレイザー氏がアクセスできなかった技術を備えた新世代のエンジニアの一員である。 この世代は、宇宙太陽エネルギーの時代がついに到来すると確信しています。 薄膜太陽電池と炭素繊維の建設材料により、軌道上の発電所の潜在的な重量が軽減され、スペースXのような民間打ち上げ会社は、それらを宇宙に打ち上げるコストを削減しました。 建設には高度な訓練を受けた宇宙飛行士は必要ない。 打ち上げ用に保管されている植物コンポーネントは宇宙に展開される可能性があります。

2020年には、 米国海軍研究所 は、X-37B 軍用スペースプレーンを使用して、太陽エネルギーを直接マイクロ波に変換する装置を打ち上げました。これは、将来の軌道上発電所の重要なコンポーネントです。 欧州宇宙機関には独自の宇宙太陽光発電プログラムがあるが、中国、日本、英国と同様、数年後も軌道上で実験を実施する必要がある。

ニコライ・ジョセフ氏、アナリスト NASAは昨年、政府機関がこのアイデアの実現可能性を再度検討すると述べたが、今のところこの有名な団体はこのレースに積極的に関与していないようだ。

しかし、軌道上に太陽光発電所のネットワークを構築することは、発電所の設計だけでなく、経済的に合理的であることを証明することにおいても依然として困難な課題である。 これまで宇宙太陽エネルギーの開発を遅らせてきた障害は、技術的なものだけでなく、財政的なものでもありました。

「いかなる課題も解決できないことを誰も証明していない」とこの取り組みのリーダー、サンジェイ・ビジェンドラン氏は言う。 欧州宇宙機関 (ESA) のソラリス。 「障害物はありません。 もちろん大きな課題もあります。 しかし、どこかの時点で始めなければなりません。 私たちに失う時間は10年もありません。

コンサルタント会社フレイザー・ナッシュが2021年に英国政府に提出した報告書では、宇宙周回太陽光発電の平準化エネルギーコスト（資本コストと運用コストを含む）は、メガワット時あたり79ポンド（43～96ドル）で35ドルになる可能性があると結論付けている。 18年間の開発プログラムを経て。

これは楽観的であるように思えます ブルームバーグNEF 実証済みで頻繁に使用される技術であるバッテリーバックアップを備えた米国の新しい風力発電所のコストは、MWh あたり 63 ドルから 103 ドルになると主張しています。

宇宙太陽光発電に興味がある人は、その地位が、まだ 10 年先になりそうな待望の進歩の 1 つであることを理解しています。 大量のエネルギーを生成するには、植物は人間がこれまで軌道上に置いたどの物体よりもはるかに大きくなければなりません。 それらは微小隕石や宇宙ゴミによって損傷を受ける可能性があり、マイクロ波は雲を貫通するため、マイクロ波伝送に固有のエネルギー損失を克服する必要があります。これは最も可能性の高い方法です。

基本的なアイデアはGlaserよりもさらに古いです。 作家アイザック・アシモフは、1941 年の短編小説「理由」を、太陽からエネルギーを吸収して遠く離れた地球に輸送する宇宙ステーションを舞台にしましたが、ステーションで使用されている技術は明らかにされていません。 アトウォーターさんの同僚であるアリ・ハジミリさんは、イランに住んでいたときにこの物語の翻訳に出会った。「私は幼いころからこの物語にさらされていた」と彼は語った。 「私にとって、それはSFでした。」

不動産億万長者 ドナルド・ブレン、カリフォルニア工科大学管理者雑誌で宇宙太陽エネルギーを発見する ポピュラーサイエンス そして2011年に、彼は研究所の所長と研究プログラムの創設について話し合いました。 それ以来、彼と同じく監督である妻のブリジットはこのプロジェクトに 1 億ドル以上を寄付しました。 同研究所は、いくつかの太陽エネルギースタートアップ企業のベテランであるアトウォーター氏と、集積回路と無線電力伝送の専門家であるハジミリ氏を雇用した。 軽量構造に興味を持つセルジオ・ペジェグリーノがチームを完成させます。

彼らは、宇宙周回太陽光発電の支持者たちが過去にとったアプローチはうまくいかないと判断した。 彼の代替案は根本的に異なり、ハジミリは象から蟻の軍隊に変わると表現しています。

カリフォルニア工科大学の各発電所は、宇宙にある頑丈で巨大な構造物の代わりに、密集した編隊を組んで周回する分離されたソーラーパネルの群となるだろう。 各アレイは折りたたまれた状態で打ち上げられ、その後展開されて軌道上に投入されます。 小型のスラスターはそれらを他のスラスターとの相対的な位置に維持します。 これらは一緒になって最大幅 1 キロメートルの単一の工場を構成しますが、パネルを接続する物理的な構造はありません。

以前の宇宙太陽光発電の概念では、植物が大きなマイクロ波アンテナを介してエネルギーを送信する必要がありました。 カリフォルニア工科大学のバージョンでは、アレイ全体に分散された送信機がエネルギーを一緒に運び、建設的干渉と破壊的干渉を使用してエネルギーを必要な場所に正確に送ります。

このエネルギーは、アトウォーター氏が金網に例えた金属メッシュでできた幅1キロメートルの受信機によって地上で捕捉されることになる。 そして、軌道を周回する植物は、エネルギーを放射する場所を簡単に変えることができます。 送電網が遮断された災害地域や戦闘地域に電力を供給できる可能性がある。

「マット状の構造を広げて受信ステーションに変えることも可能です」とハジミリ氏は言う。

宇宙太陽光発電におけるこの最終段階、つまりエネルギーの伝達について、殺人光線のイメージを呼び起こしずに語るのは難しい。 梁の上を飛んだ鳥や飛行機はどうなるでしょうか? カリフォルニア工科大学のチームは、ビームの出力密度は太陽光の出力密度に匹敵すると述べている。

「マイクロ波ビームそのものよりも太陽光による日焼けの危険性が高くても、ビームの下を歩くことは可能でしょう」とアトウォーター氏は言う。 「したがって、人々が「スモーキングバード」と呼ぶ問題を軽減する傾向があります。 ただし、システムの安全性を一般の人々に納得させるのは難しい場合があります。

今のところ、チームは軌道上での実験からデータを収集している。 エネルギー伝送実験に加えて、別の実験ではシステムの小規模バージョンがどのように開発されるかをテストし、3番目の実験では宇宙の過酷な環境で保護されていないさまざまな太陽光発電材料の性能を検証します。 ハジミリ氏によると、大規模なシステムを確立するにはあと10年かかるという。 しかし、宇宙太陽光発電の支持者らは、社会がそれを実現する意志を持っていれば、このアイデアは実現できると主張する。

「そこには大きなチャンスがあり、エネルギーは陸上にあるものでなければならないという考えを人々が変える必要があるだけです」とESAのビジェンドラン氏は言う。 「そこには私たちがまだ探索していない資源があります。」/ WP ブルームバーグ