Що ви чули про супутник MAPLE, який вистрелив мікрохвильовим променем по Землі? Вперше від цієї космічної енергії загорілися дві LED-лампочки! Як це можливо?
А ще, якщо ви не знали чи забули — ХНУРЕ довгий час пов’язаний з космічними дослідженнями. Тож ми пильно слідкуємо і замислюємося над питанням: «Яке майбутнє очікує на космічну енергетику?» На ці та інші питання у нашій статті.
Отже, на початку літа супутник MAPLE вистрелив мікрохвильовим променем по Землі. Внизу, на даху лабораторії Каліфорнійського Технологічного Інституту, співробітники проєкту — студенти й викладачі прийняли цей промінь на спеціальну установку. Від неї пішов струм. Дві LED-лампочки загорілися від енергії, яка вперше була передана з космосу.
До речі, супутник і його програмне забезпечення були розроблені проєктом «Space Solar Power Project», у якому беруть участь студенти, аспіранти та викладачі Каліфорнійського Технологічного Інституту.
Як же збирати енергію з космосу?
Але спочатку згадаємо про сонячні панелі. З'ясуємо чому вони на Землі ніколи не досягнуть максимальної ефективності?
Сонячні панелі: мінуси
Сонячні панелі довго рекламували як справді зелену енергію. І важко з цим сперечатися: вони не перекривають річок, як гідроелектростанції, не збивають птахів і комах, як вітряки, і не потребують особливих умов, як приливні станції.
Треба лише щоб було сонце, а сонце є всюди, чи не так?
Ну, не зовсім так.
У різних місцевостях сонце світить по-різному. Коли його затіняють хмари, ефективність панелей значно знижується — і тому вони не працюють на всі сто відсотків вже на півночі України. Найбільшої ефективності вони б досягли у пустелях — але не всі країни мають пустелі й не всі країни з пустелями можуть будувати такі станції. І до того ж там трапляються піщані бурі.
І ще повітря поглинає частину світла.
Якби можна було працювати у середовищі без погоди, без повітря, то сонячні панелі розгорнулися б у повну міць.
Супутник MAPLE
На супутники та інші космічні апарати вже давно ставлять сонячні батареї, але досі вони працювали лише на користь цих апаратів. А у 2023 був зроблений перший крок до того, щоби збирати енергію космосу і передавати її на Землю.
Супутник MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) — це установка з сонячних панелей і багатьох маленьких мікрохвильових передавачів. Ці мікрохвилі можуть прорвати атмосферу і досягти Землі. Але є проблема з прицілюванням: супутник маленький, я, якщо почати його якимось чином розгортати, він почне обертатися і геть зовсім позбавить можливості прицілитися. Тому вчені використали явище інтерференції хвиль.
Це коли дві хвилі, що рухаються повз, зменшують, або збільшують амплітуду одна одної, в залежності від їх інтенсивності та положення. Коли на супутнику активували передавач, різні випромінювачі починали працювати з різною міццю і малюючи різні інтерференційні картини, і так інженери змогли керувати напрямом хвиль.
Проте випромінювання залишається недостатньо сконцентрованим і втрати енергії дуже великі. Але це — перший крок до космічної енергетики.
Ідеальне середовище
У космосі сонце не закриють хмари, не буде ані дощу, ані вітру. У космосі немає озонового шару, і, якщо вивести супутник на орбіту навколо сонця – не буде і змін дня і ночі, яких неможливо позбутися на Землі. Сонячні електростанції у космосі могли б працювати у вісім разів краще за найкращі наземні. А зараз, коли відкрита і протестована можливість передавати енергію на відстань — це відкриває перспективи майбутніх космічних будівництв.
Хоча б технологічні перспективи — це інженерне досягнення довело, що передача енергії з космосу можлива. Проте поки що вона не є хоч якось рентабельною. Але хто міг подумати ще три десятиріччя тому, що приватне ракетобудування буде рентабельним і з’явиться компанія «SpaceX»?
У наступні пів року вчені та студенти будуть експериментувати з супутником, намагаючись досягти більшої концентрації. Їх цілі амбітні. «Як інтернет демократизував доступ до інформації, так, ми сподіваємося, безпровідна передача енергії демократизує доступ до неї, — говорить доктор Алі Хаджимірі, один із голів проєкту, — не буде потрібно ніякої інфраструктури, щоб отримати цю енергію. Ми зможемо посилати енергію в віддалені регіони, або в ті, що постраждали від катастроф та війн».
Тож наука продовжує свій рух вперед, розширюючи можливості людства.
Іван Синенко
