Уже скоро человечество узнает, насколько реально получение безграничной энергии в космосе и ее пересылка на землю. Команда Калифорнийского технологического института готовится запустить свой прототип, над которым трудились почти десять лет. Событие запланировано на декабрь этого года.
Проект реализовывался по сути тремя потоками. Одна группа работала над невероятно легкими высокоэффективными фотоэлектрическими элементами с соотношением мощности к весу примерно в 50-100 раз больше, чем даже солнечные панели, которые сейчас используются на МКС и современных спутниках.
Вторая команда сосредоточена на разработке сверхлегкого, миниатюрного, недорогого оборудования для преобразования постоянного тока от солнечных панелей в радиочастотную энергию, а затем передачи на Землю, используя фазовую манипуляцию для электронного направления луча к массивам приемников. поверхность.
Эти две команды объединили свой прогресс в функциональные прототипы «плитки» — примерно 10 см (3,9 дюйма) квадрата, что объединяет захват солнечной энергии, преобразование в радиочастоту и беспроводную передачу. Эти высокоинтегрированные, очень гибкие плитки весят менее десятой унции (менее 2,8 г) каждая, и они разработаны для сборки к конфигурации с фактической нулевой потерей пространства для размещения в ракете-носителе и отправки в орбиту, где они сами развернутся.
Таким образом, вся космическая солнечная батарея была задумана как ультрамодульная сборка.Плитки предназначены для включения в ленты шириной 2 м (6,6 фута) длиной до 60 м (197 футов). Эти полосы объединены в модули размером около 60 x 60 м (197 x 197 футов).
И таким образом, третья группа работала над тем, как построить полноразмерный массив, который объединяет тысячи плиток в модуле, а тысячи модулей — в колоссальный массив сбора и передачи солнечной энергии площадью около 9 квадратных километров (3,5 квадратных миль). Перед этой группой стоит задача создать сверхлегкие ультратонкие космические конструкции для этих модулей, которые невероятно плотно складываются, а затем автономно разворачиваются в массивные модули и сохраняют свою форму и положение, когда массив проносится сквозь пространство, как летающий ковер.
Эта команда уже проделала отличную работу; вдохновленные японскими оригами и киригами, они разработали и создали прототип сворачиваемых самосборных конструкций, включая свертываемые соединения весом всего 150 граммов на квадратный метр (0,45 унций на квадратный фут). Некоторые из них можно увидеть на видео ниже.
Затем возникает проблема как можно больше и как можно пассивнее наклонить его солнечные панели к солнцу, при этом электронным способом нацелить свои передатчики на гигантские приемные станции на Земле. И возникает вопрос о том, какую именно орбиту выбрать – геосинхронную орбиту, которая постоянно направлена на один приемник на Земле внизу, или более низкую, более дешевую орбиту, требующую нескольких солнечных комбайнов и нескольких земных приемников.
Финансовая математика на этом этапе кажется в пользу последнего; Пять солнечных батарей на средней околоземной орбите, оснащенных двусторонними солнечными комбайнами и односторонними передатчиками, казалось бы, имеют преимущество с точки зрения выравненной стоимости энергии (LCoE), даже если такая система требует 39 космических запусков в противовес только до 13 для геосинхронной системы. одним массивом – конечно, со многими предположениями. Но стоимость космической солнечной энергии все равно будет в диапазоне 1-2 долларов США за кВт-ч – это трудно продать, учитывая, что электроэнергия в США сейчас продается в среднем менее 0,17 долларов США за кВт-ч.
