ロジャー・エンジェルは、望遠鏡ミラーの革新的な設計により、星や銀河の見方を根本的に変えた天文学者です。 彼は、アリゾナ州のグラハム山にある大型双眼望遠鏡やチリで現在建設中の巨大マゼラン望遠鏡など、世界最大かつ最も強力な望遠鏡用の軽量のハニカムミラーを開発しました。 彼はリージェンツ教授であり、アリゾナ大学（UA）のスチュワード天文台ミラーラボの責任者であり、マッカーサー「天才助成」フェローです。 2010年、彼は天体物理学の権威あるKavli賞を受賞しました。 しかし最近、彼は私たち自身の惑星での生活についてもっと考えています。
「地球温暖化を心配していました」とエンジェルは言います。そして、彼は、地球を冷やすために宇宙に巨大な日よけを置くなど、大胆な（そして最終的にはコストがかかる）ソリューションを考え始めました。 しかし、彼の妻が「地球温暖化について何かできませんか」と尋ねると、彼は真剣になり、望遠鏡のミラーを使用してクリーンなエネルギーを生成する方法を思い始めました。 現在、エンジェルは、小さな太陽電池を備えたミラーを利用して、光を利用して電気を生成するシステムを開発しました。このシステムは、市場で他のどの製品よりも費用対効果が高い可能性があります。
太陽の力を利用しようとすることは新しいことではありません。 多くの企業や発明者は、何十年もの間、太陽エネルギーを最も効果的に収集、変換、使用する方法の問題を分析してきました。 太陽光線を捕らえる太陽光発電（PV）セルの技術は時間の経過とともに改善されましたが、太陽光発電のパズルにはまだいくつかの厄介な部分があります。 これらの問題には、既存の技術によって発生する熱量、太陽電池に必要なスペース、コストなどが含まれます。
エンジェルは、新しいシステムでこれらの問題のいくつかに取り組んでいます。 「それは、光をエネルギーに変え、熱を排除する完全な自己完結型ユニットです」と彼は言います。 ツーソン研究所の周りには、ツール、金属片、PVセルの破片、その他の仕掛けが散らばっています。 まとめると、ジャングルジムのように見える大型の軽量スチールフレームに取り付けられたいくつかの正方形のミラーで構成されます。 各ミラーは、中央上部に設置されたキューブ型の電力変換ユニット（PCU）に光を反射します。 PCUは、ミラーに面した端に石英ガラスのボールが付いた小さな箱です。 太陽からの光がミラーに当たると、ミラーの放物線形状がビームをボールに直接集束させ、ボールが36個の小さなPVセルの湾曲したマトリックスに光を集束させます。 セルは、光を電気に変換するものです。
各ミラーは、中央上部に設置されたキューブ型の電力変換ユニット（PCU）に光を反射します。 （Rehnu提供） 
天文学者ロジャー・エンジェルは、望遠鏡用に開発された新しい技術で太陽の力を利用しようとしています。 写真のソーラートラッカーは現在、2 kWの電力を生産しています。 （アリゾナ大学の礼儀） 
変換されたシステムの拡大図で、直径5インチのシリカボールとトリプルジャンクションセルを収容する反射ボックスを示しています。（アリゾナ大学提供） 「セルは光の約40％を電気に変えます」とエンジェルは言います。 彼の革新には、コンピューターチップや自動車エンジンに使用されるものと同様の技術を使用した冷却システムも含まれています。 「これにより、チップは非常に低温に保たれます。周囲温度より20℃高い」と彼は言います。 冷却システムには、水を使用しないという利点があります。これは、多くのソーラーシステムが稼働する砂漠で特に貴重な資源です。 代わりに再循環されたクーラントが使用されます。
「これほど効率的で軽量なスペースフレーム構造を使用して、スチールの量を最小限に抑え、ミラーを保持するシステムを構築した人はいません。 このように実用的で安価な深皿ガラスミラーを作成した人はいません。また、このようなPCUを作成した人もいません」とAngel氏は言います。
エンジェルとは無関係に太陽電池の研究を行っているアリゾナ大学の物理学者、アレックス・クローニンも同意します。 エンジェルは「望遠鏡のように（この太陽系）最適化されています」とクローニンは言います。 「これは、エンベロープを新しい方向に引き伸ばす例です。 彼は最小量の鉄と鉄で設計しました。 将来的には、これがさらに表示されます。 彼は業界をリードしています。」
エンジェルは、彼のデザインには「天文学からの遺産」があると言います。しかし、天文学の望遠鏡は非常にかすかな、遠くの光を集中させるために使用されます。 「私たちは、あなたが考えることができる最も完璧なミラーを作るという極端なものから、「十分に良い」最低コストのミラーに行きました。 」
安いかもしれませんが、あなたは彼の鏡の一つの焦点に立ちたくないでしょう。 Angelは最近、厚さ6ミリメートルの鉄片に太陽光を集中させる幅3メートルのミラーをテストしました。 15秒で、ビームは4分の1の大きさの穴を鋼に焼き付けました。
ミラーに加えて、彼のシステムの他の重要な要素はPCUのPVセルです。 彼は典型的なシリコン太陽電池を使用するのではなく、上から彼の手がかりを得ました。「私の目を引いたのは、最近、宇宙で使用される種類のPVセルが[たとえば宇宙ステーションに電力を供給する]地面」と彼は言います。 「それらに入射する光のうち、2倍のエネルギーを電気に変換します。」これにより、システムのお金とスペースを節約できます。 「多くの人々は、トリプルジャンクションPVセルと呼ばれる新しいセルの素晴らしい特性に注目しています。しかし、課題は、予算を無駄にすることなく、それらに集中した光を当てることです。」
有名な科学者は地球温暖化の騒音を切り抜け、事実を説明しますシリカボールの助けを借りて、ミラーに当たる太陽光は、ミラーのサイズの1千分の1のセルの領域に焦点を合わせることができ、セルのコストは、太陽光に比べて生成されるワットあたり10分の1になりますエンジェルのテクノロジーを採用していないパネル。
エンジェルの目標は、化石燃料と競合する価格で「ユーティリティスケール」の太陽光発電を作成することです。これは、今日存在しません。 「私たちがやっていることは良いチャンスだと思う。 過去数年間に開発したアーキテクチャは新しいアプローチであり、特に低コストを目指しています。」
その費用対効果の一部は、すでに導入されている製造プロセスを活用するAngelの能力に由来しています。 彼の特許取得済みの特許出願中のシステム（アセンブリ、光学、PVセルの使用をカバー）は、大量生産が可能なほどシンプルであり、彼とアリゾナ大学の科学者および大学院生のチームは研究しています大量生産方法をさらに合理化する方法。
彼の研究開発の設定でさえ、コスト削減に役立ちます。 エンジェルのジャングルジムのようなアセンブリのプロトタイプは、かつてツーソンのテレビ局用の衛星放送受信アンテナを収容していたUAキャンパスのジムの後ろのさびれたスイミングプールに建設されました。 「この特定のスペースは、夜明けから夕暮れまで南天の完璧な景色を望み、私のオフィスから徒歩2分です」と彼は言い、この地域は年間約350日間の日光を浴びます。 アリゾナにいることのもう1つの利点は、「東海岸から2〜3時間遅れていることです。つまり、東部のピーク需要時にアリゾナの太陽はまだ輝いている」ということです。
エンジェルは、地球上で観察した何かのために、部分的に太陽エネルギーを開発するように駆り立てられました。 彼の家は川の近くにあり、彼は時間の経過とともに水路が減少するのを見てきました。 「私が家にいたときから地下水面が3フィート下がっています」と彼は言います。 「川の劣化は、人口過剰のために目の前でリアルタイムに見えるものです。 私は私の美しい川が枯渇することを和解しましたが、そのような悲惨な運命を運命づけられている惑星に和解したくありません。」
Alaina G. Levineは、アリゾナ州ツーソンに拠点を置く科学ライターです。
