Преди повече от 70 години Айзък Азимов бе описал в един от своите разкази космическа станция, която изпраща уловената от Слънцето енергия до планетите в системата чрез микровълни. Оттогава изминаха доста години и ето че днес учените се опитват да въплътят тази научна фантастика в реалността. Концепцията за използването на слънчева енергия от Космоса или непосредствено в него се разработва от средата на ХХ век, като много от проектите просто чакат своя час.

Слънчевата енергия е бъдещето

Използвайки слънчевата енергия в Космоса (Space Based Solar Power или за по-кратко – SBSP), бихме могли да решим всички наши енергийни проблеми, което ще доведе до драстично спадане на изхвърлянето на парникови газове в атмосферата. И като се има предвид, че нашето Слънце все още е в зряла възраст и му остават има-няма 10 милиарда години живот, лесно може да се направи заключението, че то би било един вечен и непрекъсващ извор на енергия за нас.

Виж още: Ракетите с ядрено гориво: ключ към колонизацията на Марс и отвъд

Какво означава слънчева енергия, добивана в Космоса?

Буквално – това е да уловим слънчевата енергия в космическото пространство и да я предадем към Земята (или другите близки планети) - точно както пророкува Азимов в разказите си. Това би трябвало да стане чрез извеждането или създаването на някакъв механизъм в космическото пространство, който, улавяйки слънчевата енергия, ще я изпраща постоянно към специална, събираща енергията антена - ректена. След това разпределението на получената енергия би трябвало да е фасулска работа чрез познатите ни методи. Налице са много идеи, които биха могли да се използват. Местоположението на системата, архитектурата на спътниците, събирането и предаването на енергията - това са основните задачи, на които трябва да се обърне внимание.

Спътниково местоположение и архитектура

Геосинхронната и нейният частен случай– геостационарната орбита, средната околоземна и ниската околоземна орбита – това са вариантите за разглеждане. Най- перспективна се явява геостационарната заради опростената геометрия и изравняване на антените по отношение на получаващата ректена и заради почти непрекъснатото подаване на енергия. Основният проблем с ГСО е голямото количество радиационно излъчване. Освен това налице са и другите опасности в Космоса – микрометеоритите и слънчевите изригвания. Създаването на автономни космически „фабрики“ за енергия е много сложна задача. Интересни системи в момента разработват Caltech и Northrop Grumman, както и Solaren. Последната дори планира създаването на SBSP с мощност 250 MW на геостационарна орбита, а през 2009 г. сключи сделка с най-голямата енергийна компания в Калифорния – PG&E, за снабдяването ѝ с космическа слънчева енергия.

Как ще се събира и предава енергията в Космоса?

Две основни концепции са подходящи – използването на фотогалванични елементи (слънчеви батерии) или самата слънчева топлина. Може да улавяме слънчевата топлина (енергия), използвайки огледала за фокусиране на светлината, чрез което ще се загрява вода, като парата от нея ще задвижва турбини, създавайки електроенергия. Тази концепция притежава известни предимства в сравнение със слънчевите панели относно съотношението маса/ватове. От друга страна при повечето концепции с фотогалванични елементи се предполага използването на свръхлеки и високоефективни елементи. Микровълновото предаване на енергията е най-логичният избор в SBSP конструкциите заради общата ефективност, но това може да става и чрез лазерен лъч, което е още по-интересна идея заради намалението на теглото и стойността. Разбира се, наличието на мощен лазерен лъч в Космоса навява и мисли за използването му като оръжие – един вид „лъч на смъртта“. Но все пак подобна угроза лесно може да се отстрани чрез различни протоколи за безопасност.

Кои са основните пречки?

На първо място стойността на една такава система. Макар Слънцето да е способно да ни дарява милиарди години с енергия, тя съвсем не е безплатна. Поне не и в началото. Големите разходи идват с изпращането на необходимите материали, необходими за изграждането на SBSP. И тъй като изграждането на лунни бази все още е в полето на научната фантастика, простите сметки показват – 1 кг полезен товар, изстрелян в Космоса, струва от $9000 до $43000 в зависимост от използваните ракети и космически апарати. Ако разглеждаме единствено изпращането на слънчеви панели, то най-ниската граница на разходите относно пускането на свръхлека SBSP система с мощност 4 MW съставлява 4000 метрични тона. Скъпият вариант– голяма SBSP ще достига 80 000 метрични тона. Ето и сметките – за минималната космическа централа: 4000 метрични тона, умножено по $9000 за кг = 36 милиарда долара. Сметката за голямата и истински икономически изгодната обаче възлиза на невероятните 3 трилиона и 440 милиарда долара!

Според NASA космическата енергия ще бъде икономически изгодна, ако достигнем цена от 100-200 долара за килограм полезен товар, така че предстои наистина дълъг път. Все пак дали пък не е по-лесно да си направим база на Луната?

Снимки: Shutterstock