Naukowcy z California Institute of Technology (Caltech) pochwalili się właśnie efektami zakończonej (trwającej rok) misji Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1). To wystrzelony w styczniu 2023 roku eksperymentalny satelita, którym miał dowieść, że produkcja energii elektrycznej z ogniw fotowoltaicznych w kosmosie i wysyłanie jej na Ziemię jest możliwe.
Trzy eksperymenty zakończone sukcesem. Na Ziemię popłynął prąd z kosmosu
Misja SSPD-1 składała się z trzech eksperymentów, których celem było przetestowanie możliwości produkcji znacznej ilości energii z ogniw fotowoltaicznych, efektywnego wysyłania jej na Ziemię oraz samego umieszczenia w kosmosie elektrowni o znacznych rozmiarach. Celem pierwszego z eksperymentów (DOLCE - Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment) zaprojektowano konstrukcję elektrowni słonecznej o wymiarach 1,8 na 1,8 metra, która - po rozłożeniu w kosmosie - będzie mogła osiągnąć rozmiary rzędu kilomentrów - tłumaczą naukowcy.
W ramach kolejnego z eksperymentów (ALBA) badacze przetestowali w kosmosie 32 różne typy ogniw fotowoltaicznych, oceniając ich zdolność do bezproblemowej pracy w ekstremalnych warunkach kosmicznych. Z kolei MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) to zestaw lekkich nadajników działających na falach mikrofalowych, których celem jest przetestowanie możliwości przesyłania skupionej wiązki energii z orbity na Ziemię.
Naukowcy z Caltech podkreślają, że wszystkie trzy eksperymenty zakończyły się sukcesem, choć nie wszystko poszło zgodnie z planem. W początkowej fazie eksperymentu DOLCE zespół miał problem z rozłożeniem konstrukcji, ale szczęśliwie jego przyczynę zidentyfikowano i problem rozwiązano. Badacze podkreślają, że takie potknięcia podczas testów pozwalają zebrać wiele cennych wskazówek, które będzie można wykorzystać w kolejnych misjach.
W czerwcu na Ziemię popłynął prąd z kosmosu. To dowód na to, że pomysł można zrealizować
Badacze przetestowali również wydajność trzech zupełnie nowych ultralekkich ogniw słonecznych, które nigdy wcześniej nie były sprawdzane w warunkach kosmicznych. Zespół podkreśla, że produkcja stosowanych obecnie w kosmosie ogniw słonecznych jest aż 100 razy droższa od typowych paneli do pracy na powierzchni Ziemi. Naukowcy nauczyli się jednak, jak wytwarzać ogniwa o niskiej masie i odporne na warunki kosmiczne relatywnie niskim kosztem.
Przełomowy moment misji miał miejsce w czerwcu 2023 roku, gdy w ramach eksperymentu MAPLE po raz pierwszy udało się przesłać energię z orbity do odbiornika na powierzchni planety przy pomocy wiązki promieniowania mikrofalowego. Wcześniej technologia była testowana na Ziemi, ale czerwcowa próba pokazała, że faktycznie może ona działać również na orbicie. To sprawia, że pomysł budowy elektrowni słonecznych w kosmosie w celu przysyłania energii do odbiorców na Ziemi jest możliwy do zrealizowania.
To nie tak, że nie mamy paneli słonecznych w kosmosie. Panele słoneczne są wykorzystywane na przykład do zasilania Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Aby jednak wynieść w przestrzeń i rozłożyć wystarczająco duże układy [ogniw fotowoltaicznych - red.], aby zapewnić Ziemi znaczącą ilość energii, SSPP musi zaprojektować i stworzyć systemy przesyłu energii słonecznej, które będą ultralekkie, tanie, elastyczne i łatwe do wdrożenia
- stwierdził Harry Atwater, profesor fizyki stosowanej i jeden z głównych badaczy projektu Space Solar Power cytowany w komunikacie uczelni.
Energia z kosmosu już za rogiem? Do praktycznego wykorzystania jeszcze daleka droga
Możliwość instalowania farm słonecznych w kosmosie potencjalnie pozwoli rozwiązać największy problem tego źródła czystej energii elektrycznej. Odpowiednie umieszczenie ogniw pozwoli bowiem na produkowanie i przesyłanie energii na Ziemię przez całą dobę i niezależnie od warunków atmosferycznych na powierzchni. Do potencjalnego wykorzystania technologii w praktycznym czerpaniu taniego prądu z orbity droga jednak daleka.
Jak na razie mamy do czynienia z pierwszymi eksperymentami na orbicie, których wyniki cieszą badaczy, ale wciąż nie pozwalają na efektywne i tanie (porównywalne z energią słoneczną na Ziemi) produkowanie i przesyłanie energii na powierzchnię planety. Na razie nie wiadomo nawet, kiedy można spodziewać się pierwszych elektrowni słonecznych w kosmosie.
Energia słoneczna emitowana z kosmosu po komercyjnych stawkach i oświetlająca kulę ziemską to wciąż perspektywa na przyszłość. Jednak ta kluczowa misja pokazała, że powinna to być przyszłość osiągalna
- stwierdził Thomas F. Rosenbaum, prezes Caltech.
Przyszłość projektu zależeć będzie też w dużej mierze od finansowania dalszych prac. Projekt Space Solar Power prowadzony przez badaczy z Caltech został sfinansowany głównie przez amerykańskiego miliardera Donalda Brena, który wyłożył na ten cel 100 mln dolarów, oraz amerykańskiej firmy Northrop Grumman Corporation, która przekazała uczelni 12,5 mln dolarów.
