Kosmos

Sprzedawcy fotowoltaiki dopadli NASA? Agencja i orbitalna elektrownia

Krzysztof Kurdyła
3

NASA otworzyła właśnie nowy program badawczy, którego zadaniem jest ponownie przeanalizowanie opłacalność budowy orbitalnych elektrowni solarnych. Elektrowni dodajmy, które przesyłałyby wyprodukowaną w kosmosie czystą energię na Ziemię. A wszystko przez Elona Muska... podobno.

Kosmiczne energie

Pomysł, żeby produkować energię w kosmosie, nie jest oczywiście nowy. Takie wizje snuto właściwie od momentu, w którym zrozumieliśmy, że podróże poza Ziemię są możliwe. Jednak wszystkie wcześniejsze kalkulacje, delikatnie mówiąc, nie spinały się ani finansowo, ani technologicznie.

Ponieważ jednak ostatnie lata przyniosły nam kilka ciekawych zmian, w tym rewolucję  „New Space”, NASA postanowiła jeszcze raz przyjrzeć się całej sprawie. Głównym impulsem do tych rozważań ma być drastyczny spadek kosztów wynoszenia materiałów na orbitę, który zapoczątkowało SpaceX. To z kolei mi się nie bardzo „spina”, sądzę, że to po prostu pretekst do łatwiejszego wyciągnięcia funduszy.

Nowe warunki, klasyczne założenia

Zacznijmy jednak od tego, co NASA będzie sprawdzać. Na warsztat wzięto temat budowy elektrowni wykorzystującej energię słoneczną, która następnie transferowałaby ją pod postacią fal elektromagnetycznych na powierzchnię Ziemi. Kurz z tego tematu strząsnęli już jakiś czas temu europejska agencja ESA oraz Brytyjczycy. NASA postanowiła, że nie może zostać pod tym względem z tyłu.

Problem w tym, że projekt brzmi, podobnie jak europejskie, bardzo zachowawczo. Nie ma tu miejsca na badania przełomowych technologii, agencja sprawdzi jedynie, na co dziś pozwala kosztowa rewolucja  w wynoszeniu ładunków na orbitę, oczywiście w połączeniu z ewolucją w zakresie budowy ogniw, laserów itp. Zarządzający projektem z góry podkreślają, czy raczej zabezpieczają się, że badania powinny przynieść pozytywy, także wtedy, gdy pomysł ciągle okaże się niewykonalny. Miejmy nadzieję, bo że tak się okaże, jestem pewny.

Megakonstrukcja na orbicie...

Patrząc na dzisiejsze tempo rozwoju technologii kosmicznych coraz rzadziej używam zwrotu: „jestem pewny, że to się nie uda”, w tym przypadku jednak go zaryzykuje. Ponieważ NASA dopiero rozpoczyna swoje badania, opiszę ten pomysł na podstawie raportów ESA i brytyjskiego, tworzonych w oparciu o takie same założenia.

Żeby taka kosmiczna elektrownia mogła osiągnąć poziom produkcji energii porównywalny z elektrowniami atomowymi, musiałaby być satelitą umieszczonym na orbicie geostacjonarnej, zbudowanym, jak to ładnie określono, w skali „kilometrowej” . Ponieważ tak dużego obiektu nie da się wysłać bezpośrednio z Ziemi, trzeba zbudować go na orbicie.

Według Europejczyków, jedynym dobrze nadającym się do tego miejscem są te rejony na orbitach MEO (leżących powyżej gęsto „zaśmieconych” orbit LEO), które znajdują się poniżej  pasów radiacyjnych Van Allena. Budowa modułowej konstrukcji musiałaby być praktycznie całkowicie zrobotyzowana, a po jej zakończeniu obiekt musiałby o własnych siłach przetransferować się na orbitę geostacjonarną.

W rozpatrywanych projektach, ogromne połacie lekkich paneli słonecznych generowałyby ~3 GW energii, które byłyby przekształcane w fale radiowe wysokiej częstotliwości i wysyłane w kierunku Ziemi. Na jej powierzchni wiązki byłyby zbierane przez ogromne, zajmujące kilkanaście kilometrów kwadratowych anteny. Ponownie przekształcone na energię elektryczną, ze stratą przesyłową na poziomie 33%, dostarczyłyby do sieci około 2 GW „kosmicznej” energii.

Jako przykład ziemskiej części takiego rozwiązania podam projekt zaproponowany rządowi Wielkiej Brytanii. Taka powierzchniowa„antena” musiałaby zająć obszar o wymiarach 6,7 x 13 km (spłaszczenie ze względu na pozycję satelity nad równikiem) i generowałaby efektywnie 29 W z każdego metra kwadratowego anteny. Wydajność klasycznych paneli solarnych w tym samym rejonie wynosi dziś 10 W. Gdyby nie konieczność budowy ogromnego satelity, można by w ten projekt nawet uwierzyć...

... to prośba o megakłopoty

Wróćmy więc do infrastruktury kosmicznej. Na dziś koszty wynoszenia na orbitę mocno spadły, to fakt. Być może udane wdrożenie „Starshipa” pozwoli na jeszcze bardziej drastyczne obniżki przeliczeniowego „kg na orbitę”. Czy jednak budowa satelity o średnicy 1,7 km i ważącego ponad 2000 ton to coś, do czego nasza cywilizacja już dojrzała? Międzynarodowa Stacja Kosmiczna ma nieco ponad 100 m długości i waży  nieco pona 400 ton.

Czy taki projekt, wymagający złożenia i połączenia ze sobą w całość tysięcy modułów, budowany na orbicie przez co najmniej setki autonomicznych robotów ma szanse spiąć się ekonomicznie? Czy w razie jakiegoś nieszczęścia  np. uderzenia w panele przez kosmiczne śmieci /meteoryty, ktoś byłby w stanie oczyścić z ich resztek orbitę GEO, która jest jedną z najbardziej stabilnych? Jak, przy takim nagromadzeniu elektroniki musiałaby wyglądać i ile kosztować obsługa serwisowa całości?

Moim zdaniem ten projekt jest o kilka rzędów wielkości trudniejszy, niż załogowa misja na Marsa. Wydaje mi się, że ktoś uznał, że ekologia najłatwiej otwiera drzwi do zdobycia funduszy na badania i w taki sposób „obudował” interesujące go eksperymenty. Nie wykluczam, że coś ciekawego się z tego wykluje, ale nie wierzę, żeby w przewidywalnej przyszłości taka elektrownia zawisła nad naszymi głowami. Ktoś z NASA podejrzał metody działania polskich telemarketerów od fotowoltaiki i potrafił te ostatnie sprzedać nawet w kosmosie ;)

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu