Солнечные электростанции в космосе: испытания новой системы

США продолжает отправлять в космос военные космические самолеты, цель которых — вывести технологии производства энергии из солнечного света на совершенно новый уровень.
Солнечные электростанции в космосе: испытания новой системы

Когда автономный космический самолет ВВС США X-37B вышел на орбиту в шестой раз на этой неделе, он проводил эксперимент по исследованию потенциала излучения солнечной энергии из космоса на Землю. Модуль фотоэлектрической радиочастотной антенны (PRAM) был создан военно-морской исследовательской лабораторией США (NRL), чтобы испытать то, как данная технология работает в условиях настоящего космоса.

Использование солнечной энергии для миссий в космосе – идея очень старая. Фактически, она восходит к началу 20-го века, а первое ее применение на практике состоялось на спутнике «Авангард», запущенном 17 марта 1958 года. С тех пор солнечные батареи так или иначе использовались в большинстве космических миссий. Тем не менее, PRAM предназначен для гораздо более амбициозного применения данной технологии, нежели просто служить источником питания космического корабля или набора приборов.

Использование солнечных батарей на Земле имеет ряд недостатков. Помимо проблем ночного времени, плохой погоды и изменения угла солнечного света, существует также фундаментальная проблема, заключающаяся в том, что солнечный свет, проходящий через атмосферу, в значительной степени «фильтруется», особенно в синей части видимого спектра.

В идеальной ситуации лучше всего располагать солнечные электростанции на орбите, где на них не повлияет атмосфера планеты. В таких условиях свет не просто не подвержен фильтрации, но и обеспечивает энергию 24 часа в сутки, а также находится под постоянным углом. Единственным ограничением такой станции является размер массива ее батарей. К сожалению, такая концепция потребовала бы невероятно длинный провод, позволяющий перенести электричество с орбиты на Землю.

Альтернатива состоит в том, чтобы превратить энергию солнечного массива в микроволны и направить ее в коллектор на поверхности Земли, чтобы уже в нем преобразовать их в электричество. Эта идея также не нова, но эксперименты по ее воплощению до сих пор не покидали стен лаборатории.

«Насколько нам известно, наш эксперимент является первым испытанием на орбите оборудования, разработанного специально для спутников на солнечной энергии, которые могут сыграть революционную роль в энергетическом будущем нашей планеты», уверяет Пол Джаффе, главный исследователь PRAM.

PRAM состоит из 30-сантиметрового квадратного модуля с солнечной панелью и передатчика микроволновой энергии. Идея состоит в том, чтобы излучать энергию через атмосферу Земли, так что исследователи выбрали микроволны — хотя для других планет и спутников, например для Луны, из-за отсутствия атмосферы или ее высокой разреженности можно использовать и лазер. Согласно NRL, целью эксперимента является изучение процесса преобразования энергии, тепловых характеристик и эффективности технологии.

Основываясь на результатах PRAM, следующим шагом будет создание полностью функциональной системы-прототипа, установленной на космическом корабле, которая будет направлять энергию из космоса на Землю. Хотя превращение такой технологии в крупномасштабный коммерческий источник энергии может занять десятилетия, NRL заявляет, что уже в ближайшем будущем такие станции могут быть направлены на передачу энергии в отдаленные и труднодоступные районы – например на передовые военные базы и зоны реагирования на чрезвычайные ситуации.