Японія готується до історичного експерименту з передачі сонячної енергії з космосу

У світі відновлюваної енергетики незабаром може статися справжній прорив. Японія готується здійснити амбітний експеримент, який може змінити наше уявлення про можливості використання сонячної енергії. Цього року планується запуск супутника масою 180 кілограмів, який спробує передати сонячну енергію з космосу на Землю за допомогою мікрохвильового випромінювання.

Проєкт, що отримав назву OHISAMA (японською "сонце"), є частиною міжнародних зусиль, спрямованих на освоєння космічного простору для отримання сонячної енергії. Це може стати важливим кроком у боротьбі зі змінами клімату та зменшенні залежності від викопного палива.

Супутник буде виведено на низьку навколоземну орбіту на висоті 400 кілометрів. Його обладнають сонячною панеллю площею 2 квадратних метри, яка збиратиме сонячне світло та заряджатиме бортовий акумулятор. Ключовим елементом експерименту є система перетворення накопиченої енергії в мікрохвильове випромінювання та її бездротова передача на Землю.

За словами Коїчі Іджічі, одного з дослідників та радника Japan Space Systems (JSS), супутник зможе передавати приблизно 1 кіловат енергії – цього достатньо для роботи посудомийної машини протягом години. Хоча це може здатися незначним, успішна реалізація проєкту стане важливим доказом життєздатності концепції космічної сонячної енергетики.

Ідея збору сонячної енергії в космосі та її передачі на Землю вперше була запропонована в 1968 році Пітером Глейзером, науковцем, який працював над програмою "Аполлон". На той час ця концепція здавалася фантастичною через надмірні витрати, масштабні інженерні виклики та потребу в величезних конструкціях. Проте сучасні досягнення в робототехніці, бездротовій передачі даних та космічній логістиці, особливо з появою ракети Starship від SpaceX, роблять цю ідею все більш реалістичною.

Особливість проєкту полягає в тому, що супутник рухатиметься зі швидкістю близько 28 000 кілометрів на годину, що є типовою швидкістю для об'єктів на низькій навколоземній орбіті. Для прийому енергетичного променя на Землі встановлять тринадцять приймачів, розташованих на площі 600 квадратних метрів у місті Сува, Японія. Ці приймачі перетворюватимуть мікрохвильове випромінювання назад в електричну енергію.

Японія не єдина країна, яка досліджує можливості космічної сонячної енергетики. Сполучені Штати також активно працюють у цьому напрямку. У травні 2020 року Дослідницька лабораторія ВМС США провела важливий експеримент під назвою Photovoltaic Radiofrequency Antenna Module (PRAM). В результаті було запущено орбітальний випробувальний апарат X-37B, який вперше успішно продемонстрував технологію перетворення сонячного світла в мікрохвильову енергію в космосі та її бездротову передачу на Землю.

У березні 2023 року дослідники з Калтеху запустили космічний прототип MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment), який пропонує легкий та економічний підхід до постачання сонячної енергії з космосу в потрібне місце на Землі.

Однак не всі поділяють оптимізм щодо реалізації цієї мрії. У січні NASA опублікувало звіт, який ставить під сумнів економічну доцільність космічної сонячної енергетики. За оцінками агентства, вартість енергії від таких систем може сягати 61 цента за кіловат-годину, що більш ніж у десять разів перевищує вартість найдешевшої наземної сонячної або вітрової енергії, яка може коштувати всього 5 центів за кіловат-годину.

Незважаючи на скептицизм, розвиток технологій продовжується. JSS та її партнери планують здійснити запуск супутника після квітня 2025 року. Якщо демонстрація виявиться успішною, японські агентства планують запустити більші супутники, здатні передавати значно більше сонячної енергії.

Успіх цього проєкту може стати поворотним моментом у розвитку відновлюваної енергетики та космічних технологій. Хоча початкові результати можуть здатися скромними, вони закладуть фундамент для майбутніх масштабних проєктів з освоєння космічної сонячної енергії.