Новости

May 21, 2023

Ученые приближаются к использованию солнечной энергии из космоса

В ночь на 22 мая группа исследователей и студентов собралась вокруг

Ночью 22 мая группа исследователей и студентов собралась вокруг монитора компьютера на крыше электротехнического факультета Калифорнийского технологического института. Мониторы были подключены к оборудованию, предназначенному для обнаружения микроволнового излучения, принимаемого от спутника в космосе. И примерно в 300 милях над ними, далеко над густым ночным покровом облаков, этот спутник собирался пролететь над головой, оборудованный в качестве испытательного стенда для разработанных ими технологий для сбора солнечной энергии в космосе и передачи ее на Землю.

Исследователи не ожидали многого. Они уже достигли своей основной цели еще в марте: с помощью микроволнового излучения проецировали электричество через зазор в несколько дюймов, чтобы зажечь пару светодиодов на борту космического корабля и проверить, необходима ли их система передачи энергии для однажды отключения солнечной энергии. на Землю, выдержит суровые условия космоса. Была большая неуверенность в том, смогут ли они с первой попытки доставить на Землю небольшое количество измеримой энергии. Тем не менее, они затихли по мере приближения времени пролета спутника над головой. В 21:57 мониторы начали показывать, что фоновое излучение, которое улавливали приемники, сливалось во что-то еще: электрический сигнал, соответствующий тому, что проецировал их спутник. Они успешно обнаружили микроволновую энергию, которую их новая система передачи энергии направляла на Землю. «Мне потребовалось несколько минут, чтобы осознать это», — говорит Али Хаджимири, профессор электротехники в Калифорнийском технологическом институте. «Тогда все очень обрадовались».

Хаджимири возглавляет часть более крупного проекта исследователей Калифорнийского технологического института по разработке технологии, которая могла бы собирать солнечную энергию на массивных спутниках, вращающихся вокруг Земли, и передавать ее для питания энергосистемы. Это смелая концепция, которая изменит мир, если такие орбитальные солнечные электростанции когда-либо будут построены. Солнечные панели на Земле работают только в течение дня и не производят много энергии в пасмурные дни или когда солнце находится низко вечером или ранним утром. Однако на орбите такие панели будут производить постоянный поток энергии с нулевым уровнем выбросов. «В космосе в солнечный день всегда полдень», — говорит Хаджимири.

Эта идея на протяжении десятилетий захватывала воображение писателей и футуристов — первое опубликованное упоминание этой концепции, вероятно, появилось в рассказе 1941 года писателя «Я, робот» Исаака Азимова. Но даже когда спутники связи, высадки на Луну и зонды на Марс стали реальностью, солнечные электростанции остались в области научной фантастики. Многие компоненты, необходимые для такой системы, были разработаны на протяжении многих лет, но физические проблемы подъема этой теоретической электростанции с земли были более трудными - любая система, способная генерировать полезное количество электроэнергии, была бы слишком тяжелой, чтобы ее можно было поднять на орбиту. .

Но исследователи проекта «Космическая солнечная энергия» Калифорнийского технологического института говорят, что новые технологические разработки – в частности, возможность создания чрезвычайно легких, гибких солнечных панелей и легких систем передачи энергии для замены громоздких антенн – воплотили эту идею в реальность. Демонстратор космической солнечной энергии Калифорнийского технологического института, запущенный в январе, включает в себя набор различных типов современных солнечных панелей для тестирования, которые лучше всего подойдут для космической солнечной электростанции, а также испытательную систему, предназначенную для развертывания в 6х6 дюймов. футов Конструкция, которую можно использовать для крепления солнечных батарей, наряду с системой передачи энергии Хаджимири.

Калифорнийский технологический институт — не единственная организация, которая заинтересовалась солнечными электростанциями. Правительство Китая планирует в 2028 году миссию для демонстрации технологии на низкой околоземной орбите. А в ноябре прошлого года министры науки ЕС дали зеленый свет Solaris, совместному проекту Европейского космического агентства (ESA) и аэрокосмической компании Airbus, направленному на изучение возможности строительства гигантских солнечных электростанций на геостационарной орбите над Европой. (Намеренно или нет, связь с миром научной фантастики середины века сохраняется, поскольку проект носит название классического романа Станислава Лема 1961 года.)