クリーンなエネルギー源について知っていることを考えてください。 最も環境に優しいものは何ですか？
水力発電、地熱、風力、太陽光はすべて思い浮かぶでしょう。 環境に優しいかもしれませんが、どれだけのエネルギーを生産できるか、どこで使用できるかについては、すべてに大きな制限があります。 要するに、太陽のいくつかの本当にクールな進歩にもかかわらず、太陽パネルはまだ太陽が輝いている間だけエネルギーを生成することができます。
したがって、解決策は明らかです。 太陽が沈まない場所に行く：宇宙で。
これは、米国と日本、中国、ヨーロッパの両方における科学者、研究者、起業家のビジョンです。 このコンセプトは少なくとも1970年代から打ち消されてきましたが、すべての部品を組み立て、人々がそれをまとめるのは信じられないほど高価だったので、繰り返し再考され、放棄されました。 超小型の大量生産された衛星と再利用可能なブースターロケットの出現によってのみ、宇宙太陽を現実のものにすることをより困難に見始める人がいます。
宇宙ベースの太陽熱収集システムを構築する方法については、数十のアイデアがありますが、基本的な要点は次のようなものです。静止軌道で数百または数千の同じサイズのモジュールを起動してロボットで組み立てます。 1つの部分には、太陽光を反射してエネルギーを電気に変換するソーラーパネルに集光するミラーが含まれます。 コンバーターは、その電気を低強度のマイクロ波に変換し、地上の大きな円形の受信機に放射します。 それらのアンテナは、マイクロ波を電気に再変換し、既存のグリッドに供給することができます。
NASAとカリフォルニア工科大学のジェット推進研究所で25年を過ごしたジョンマンキンスは、2011年にNASAの先進概念研究所から資金を受け取り、宇宙太陽光発電所の概念をより詳細に改良しました。 宇宙太陽を現実にするために必要な技術と工学はすでに存在していると彼は主張するが、高価な新しいアイデアと同様に、それはグリーンバックとガンプションに帰着する。
「それは核融合のようなものではありません。新しい物理学は関与していません」とマンキンスは言います。 「秘密のソースはありません。 要素を開発し、これを行うために必要な新しいアーキテクチャを実証するための資金を得るのは財政的なハードルです。」
人類などは、宇宙ベースの太陽光発電所のすべてのコンポーネントの開発、建設、打ち上げ、組み立てにかかる総費用は、40億ドルから50億ドルと推定しています。これは、中国の三峡ダムの280億ドルの価格のほんの一部です。 Mankinsは、フルサイズのコンポーネントを備えた実用規模のモデルが1億ドルで得られると予測しています。 それに比べて、テネシーバレー公社の最近完成したワッツバー原子力発電所の建設には、開始からst音の仕上げまでに43年かかり、費用はすべて47億ドルでした。
批判的には、消費者が支払う価格（キロワット時あたりの価格）は、石炭、天然ガスおよび原子力で生産される従来のエネルギー源と同じ球場にある必要があります。 水力発電は、1キロワット時あたり1セント未満という驚異的な安値です。ただし、カナダやウィスコンシンの一部のように、豊富な大河川のある地域に住むことができた場合のみです。 地熱も非常に経済的で、1キロワット時あたり3セントでチェックインできますが、アイスランド人に電力料金の請求方法を尋ねる必要があります。 そして、風の擁護者は昨年、その再生可能資源のコストがキロワット時あたり2.5セントまで急落したというニュースを急送しました。
カリフォルニアに拠点を置くエネルギー会社SolarenのCEOであるGary Spirnakは、宇宙太陽光発電を競争力のあるユーティリティにするために、コストをキロワット時あたり2桁または1桁のセントにさえ下げることは絶対に不可欠です。
Spirnakの会社はカリフォルニアの太陽エネルギープロバイダーとして承認されており、Pacific Gas and Electricとの過去の供給契約を結んでいますが、そのビジネスモデルは完全に宇宙で収穫された太陽から発電することに基づいています。 Solarenは、1つまたは複数のユーティリティとの新しい契約を交渉中です。 同社は、米国と欧州、ロシア、中国、日本、カナダでデザインの特許を取得しており、来年中にラボでのコンポーネント技術の実証のための資金調達の最初のラウンドを確保しました。 Spirnakは、おそらく5年以内に、開発およびテスト段階の終わりまでに250メガワットのパイロットプラントをサポートするよう投資家を説得したいと考えています。
スペースソーラーが機能するには、2つのキーストーン構造が必要です。 まず、集められた太陽光から電気を効率的に高周波に変換する固体電力増幅器と、RF波を再び電気に変換する地上の受信機。
Paul Jaffeは、海軍研究所の記録保持、特許取得済みの宇宙用ソーラー「ステップ」変換モジュールを熱真空試験室の前に保持しています。 （ポールジャッフェ） 
宇宙太陽光プロトタイプ：宇宙太陽光用のこの太陽光からマイクロ波への変換モジュールは、宇宙のような条件で最初にテストされました。 宇宙ロボティクスを使用して数千を組み立て、宇宙太陽衛星の送信機を作成します。 （ポールジャッフェ） 
NRLの宇宙太陽光変換モジュールのプロトタイプは、この熱真空および模擬太陽光照明テスト施設でテストされました。 （ポールジャッフェ） ワシントンDCの海軍研究所のエンジニアであるPaul Jaffeは、ソーラーコレクター、電力変換器、RFエミッターがすべて1つの足に粉砕されるため、「サンドイッチ」と呼ばれるコレクションモジュールの2つのプロトタイプに取り組みました。 -2インチ厚の正方形タイル。 個々のモジュールの重量により、最終的に地上での配電の価格が決まります。 起動されたキログラムあたりのワット数に関して、Jaffeは基本的なタイル設計はキログラムあたり約6ワットで入ったと言います。
その出力、20年の太陽光発電プラントの寿命、1キロあたり2, 500ドルの起動コスト、およびコンポーネント自体のさまざまなコストレベルを考慮して、Jaffeは、質量が減少し、ワット数が1キロあたり500ワットに増加すると、キロワット時あたり3セントのコストに相当します。
「質量を減らすために本当に簡単なことをしても、キログラムあたり100ワットの範囲に収まります。キログラムあたり1, 000ワットはおかしくありません」と彼は言います。 「すでに市販されている現在のソーラー技術で非常に優れた効率が得られます。これらの非常に効率的で軽量なRFコンバーターを毎日ポケットに入れて持ち歩いています。」
RFコンバーターは、携帯電話が機能するまさにその理由です。電話は基本的に、信号中継局のネットワークによって信号が助けられる栄光のトランシーバーです。 電話のコンバーターは、電波を私たちが理解できるデータ、つまり音声に変換し、その逆も同様です。 この技術は、カリフォルニア工科大学の科学者とエンジニアとノースロップグラマンの共同研究で、カリフォルニア工科大学の宇宙太陽光研究の中心です。
Spirnak氏によると、ここ数か月のSolarenの仕事の主な目的は、モジュールの重量を減らすことだけでした。 再利用可能なロケットは全体的な生産コストをさらに削減しますが、スピルナックは短期的に息を止めていません。 彼は、従来の重量物運搬車両を使用してSolarenのコンポーネントを宇宙に投入することを考えています。
「私たちはシステムから無慈悲に体重を奪うのに多くの時間を費やしました」とスピルナックは言います。 「個々の大きな要素を単一のランチャーにパッケージ化できますが、折り紙の興味深い偉業もあります」とはいえ、システム全体を宇宙に配信するには、複数の超重量のランチャーが必要です。
Jaffe氏は、宇宙太陽について話すときに最もよくある質問は、それができるかどうかということではなく、宇宙からのエネルギービームがどれほど危険かということです。 空を飛ぶ鳥や飛行機がビームを通過するとき、それはフラッシュフライではありませんか？
「晴れた日の午後に15分間外に座っても、火傷することはありません」と彼は説明します。 「私たちのラジオ、テレビ、携帯電話は私たちを苦しめているわけではありません。それらはすべて提案されている周波数と同じ周波数です。 IEEE [Institute of Electrical and Electronics Engineers]によって設定された[マイクロ波伝送に関する安全性]の制限は既にあるため、電力が広い領域に広がるようにシステムを設計します。 誤って死の光線に変わることはありません。」
最高のコスト対重量比、規模の効率、および平均的な原子力発電所の同等の発電容量（1から2ギガワット）を得るには、宇宙の太陽熱収集アレイの直径を約1キロメートルにする必要があります。
地上の集熱レシーバーはそれに応じて大きくする必要があります。宇宙ベースの太陽光発電プラントで約1ギガワットのエネルギーを生成するには、1キロメートル（0.62マイル）のソーラーコレクターが幅3.5キロメートル（2マイル）にエネルギーを放射します。 ）地上の受信機。 それには約900エーカーの面積が必要です。 それを、現在米国最大の太陽光発電施設であり、3, 200エーカーを占めるカリフォルニアのソーラースターソーラーパネル工場と比較してください。
高周波電力伝送には重大な欠点が1つあります。雨のように単純なものでも屈折しない「安全な」波長はすでに混雑しており、通常の無線伝送、軍隊、産業、衛星での使用によって詰まっています。
テスラのイーロン・マスクなど著名な宇宙太陽の批評家は、必要な電力のすべての変換と再変換のために経済規模の効率を達成することはできないと言います。
しかし、Jaffeは、核融合の古い亀裂が宇宙太陽にも当てはまらないことを期待しています。「過去60年間は10年ぶりです」と彼は笑います。
マンキンスは、世紀末までに世界人口が113億人に爆発すると予測しており、そのほとんどすべてが発展途上国に表れていることから、宇宙太陽電池は民間企業だけでなく公共事業体による深刻な投資に値することを強調しています。 彼は、人間の基本的なニーズを満たすだけでなく、すべてのエネルギーが従来のエネルギー源から来ている場合の確実な環境破壊に対処するには、豊富なクリーンエネルギーが必要であると言います。
「エネルギー源の組み合わせが根本的に変わらなければ、カーボンニュートラルに到達する方法はありません」とマンキンズは言います。 「また、中国の8億人に、極度の貧困にとどまらなければならないことを伝えることはできません。 今日の炭素使用量を相殺するだけでなく、70年を楽しみ、今日の使用量を3倍相殺する方法が必要です。 大きなソリューションが本当に必要です。」
