科学者チャールズ・フリッツが 1880 年代に最初の太陽電池を発明して以来、人々は世界の電力生産に革命が起こることを期待してきました。 結局のところ、太陽光ほど安価でクリーンで広範囲に普及しているエネルギー源はありません。

科学の進歩はますます進んでおり、太陽エネルギーをより効率的に、そして現在のエネルギーよりもはるかに低い価格で利用することが可能になっています。

すべてにもかかわらず、140 年経っても、この種のエネルギーは依然として世界の電力の 5% 近くしか供給していません。 まだいくつかの制限がある理由は、通常、地球の昼夜サイクル中に地球上の採掘が中断されると、この技術の拡大が遅れるためです。

1968 年、アメリカの技術者ピーター グレイザーは、衛星の軌道上に太陽光発電パネルを配置するという、まったく異なる解決策を提案しました。 そこでは、太陽光発電パネルが昼夜のサイクルから逃れ、太陽光を継続的に吸収するのに役立ちます。

次に、太陽光をエネルギーに変換し、電磁波 (マイクロ波) またはレーザーの形で地球に送信します。 地上では、整流アンテナが電磁放射からのエネルギーを直流に変換し、世界の電力網に接続します。

長い間、機器を宇宙に送るコストは非常に高額でした。 したがって、ピーター・グレイザー氏のアイデアが実現する可能性は低い。 しかし今日、科学技術の発展に伴い、米国航空宇宙局（NASA）やスペースXによって再利用可能なロケットがますます開発され、宇宙へのアクセスが容易になりました。

宇宙におけるエネルギープロジェクトの構築は、それを研究し実施する国々、通常は米国、中国、日本、またはヨーロッパから特別な注目を集めています。

米国では、気候変動による脅威と宇宙分野の発展により、宇宙エネルギープロジェクトに対する政府の監視が高まっている。

NASAアナリストのニコライ・ジョセフ氏は次のように認めています。 NASAは何を調査すべきでしょうか? プロジェクト）は、この機関の他の多くのプロジェクトに影響を与えるでしょう。

橋は未来へ繋がる

宇宙技術は私たちを未来へ繋ぐ架け橋となるでしょう。 NASA にとって、宇宙エネルギー プロジェクトは、アルテミス プログラムとして知られる今後の有人月探査プログラムをサポートする可能性があります。

したがって、月の周囲にある太陽光発電所は、有人前哨基地や衛星でのさまざまな探査活動に電力を供給するのに役立ちます。

将来的には、さらに野心的な放射エネルギーが宇宙船の推進力に取って代わり、私たちを惑星間、さらには星間征服へと導く可能性があります。

地球上では、安定した持続可能な豊富な電力供給を享受しながら、排出量を正味ゼロまで削減する理想的な方法として CSS を考える人もいます。

継続的に電力を供給しない地上設置の太陽光発電や風力発電とは異なり、CSS は 24 時間稼働しながら、世界中で柔軟な配電と送電網への対応を可能にします。

スペース エネルギー イニシアチブ (SEI) のマーティン ソルタウ社長の目には、これが CSS が非常に価値のあるクリーン エネルギー技術である理由です。 同氏によると、もう一つの利点は、このエネルギー源は電力網の再開発を必要としないことだという。 科学者は、既存の送電網接続の近く、たとえば洋上風力発電所の隣に整流器を配置できます。

SEI は政府、産業界、科学のパートナーシップであり、2040 年代までに一連の CSS を英国の送電網に接続することを目指しており、各機械は石炭火力発電所や原子力発電所とほぼ同じ量の電力を生成します。

しかし、道のりはまだ長く、何よりも多くのテストと試行が必要です。 これが、SEIが2030年に最初の軌道ロボットの打ち上げを計画している理由です。

「宇宙での試験において最も重要な 2 つの技術は、これらの大型構造物の自動ロボット組立てと、地球に伝達されるエネルギーが許容レベルに達しているかどうかの検証です」と Martin Soltau 氏は説明します。

ハイテク試験

CSS 開発に取り組んでいるのは SEI だけではありません。 多くのプロジェクトが進行中であり、中にはさらに進んだプロジェクトもあります。 たとえば、中国の西甸大学と中国宇宙技術院は、Zhuri (Chasing the Sun) プロジェクトの下で、太陽光を集光し、エネルギーをワイヤレスで送信する技術を研究しています。

これは、オメガの球形のソーラーコレクターとエネルギーハーベスティングアレイの上に設置された高さ75メートルの鉄塔で構成されており、将来的には惑星の静止軌道に配置される予定です。

または、2022 年 11 月に ESA 閣僚理事会によって承認された欧州宇宙機関 (ESA) の Solaris イニシアチブと同様、これは宇宙エネルギー生産に関連する詳細な概念を探ることを目的とした 3 年間の研究開発プログラムです。

7月、タレス・アレニア・スペースは、Solaris構想の実現可能性調査を実施するために選ばれた。

一方、日本航空宇宙開発機構 (JAXA) の研究者たちは、10 年から 20 年以内に研究を完了することを期待して、1980 年代から CSS を研究してきました。

日本はすでに独自のCSS技術を持っており、宇宙から収集され地球に送信されるエネルギービームの精度を向上させるのに役立ち、CSS要素に関する技術データを収集するために惑星軌道での数多くの飛行試験に成功している。

米国では、NASAとは別に、国防総省も世界中の軍事活動や遠征軍に電力を供給する宇宙発電プロジェクトに非常に関心を持っています。

そこで、空軍研究所は、ノースロップ・グラマン・エアロスペース、海軍研究所（NRL）と協力して、最近、アラクネと呼ばれるミッションの最初の地上試験を実施した。

この装置は、地球低軌道で無線周波数ビームを形成し集束する能力をテストするために、2025年に打ち上げられる予定です。

米国でも、カリフォルニア工科大学の科学者グループが昨年6月、初の包括的なCSSテストの実施に成功した。

同時に、NRLは太陽エネルギーをマイクロ波に変換する効率を高めるように設計された特殊なモジュールを開発しました。 これらのモジュールを組み合わせたデバイスは、米空軍のロボット宇宙機 X-37B に搭載されて 900 日以上宇宙に滞在しました。

実験には数億ドルの費用がかかるとみられ、宇宙エネルギープロジェクトが成功するには長期にわたる強力な政治的支援が必要だ。 コストが他のソリューションと競合できることを確認することも必要です。

チャレンジ

CSS に長年の経験を持つ科学者、ジョン・マンキンスは次のように楽観的です。「CSS プロジェクトは 3 つの障害によって妨げられてきました。 ファイナンス これには、デバイスの製造コスト、宇宙環境に適応し、最終的に軌道に乗せるコストが含まれます。 しかし、これらの障害は取り除かれようとしています。 »

同氏は、投資需要の大幅な減少により、CSSは経済的に存続可能な新時代に突入したと述べた。 これは多国籍企業からの関心と関与を生み出すのに十分です。

しかし、全員が同意しているわけではない。米国のエネルギー研究センターであるロッキーマウンテン研究所の創設者でスタンフォード大学教授のエイモリー・ロビンス氏は、宇宙でのエネルギー生産計画を批判した。

同氏は、特にスペースXロケットが市場に登場して以来、地球低軌道に打ち上げられるペイロード1キログラム当たりの価格が20で割られたにもかかわらず、打ち上げコストが依然として高額な経済的ハードルになっていると見積もっている。

エイモリー・ロビンズ氏によると、CSSのコンセプトは依然として魅力的だが、競争力が非常に高まっている太陽光や風力などの地上再生可能エネルギーの成長により、その実現可能性と存続能力について疑問が生じていると考えている。

宇宙でのエネルギー生産には永続性などの利点がまだありますが、最終的にはほとんど注目されていません。 つまり、太陽光発電パネルは、衛星ではなく屋根に設置した方が、より安価なエネルギーを提供することになります。

「太陽光は本来無料で配布され、雨のように地球に伝わるのに、なぜ地球の大気圏外で太陽光を集めるのに多大な労力とお金を費やす必要があるのですか」とロビンズ氏は尋ねた。

完全なテスト

昨年 6 月、カリフォルニア工科大学のスペース ソーラー プロジェクト チームは、CSS の実現可能性を初めて実証しました。

実際、彼らはメイプル装置によって送られた太陽エネルギーを地球上で回収することに成功した。

このデバイスは、1月3日に軌道上に打ち上げられた宇宙太陽光発電実証機（SSPD-1）の3つのコンポーネントのうちの1つです。

この計画の主な課題は、メイプルのさまざまな柔軟な送信アンテナを調整し、地球に戻ってくる波からの干渉を管理し、電力を生成するのに十分な量のエネルギーの大部分が低周波数で地上の受信機に到達するようにすることでした。

残りの 2 つの装置は Alba と Dolce で、約 1 キロメートルの大型モジュール式軌道発電所の建設の可能性を評価するために、宇宙でテストするための異なる太陽光発電パネルのセットです。 この試験の結果は今後数か月以内に判明する予定です。

世界は、以前はファンタジー映画でしか利用できなかったテクノロジーにますます移行しています。 気候変動は制御不能であり、地球と現在および将来の世代を守るために、エネルギー転換プロセスが多くの国によって強力かつ真剣に実施されています。

この技術がすぐに実用化され、地球温暖化の主な原因である温室効果ガスを大量に排出する石炭火力発電所の削減と廃止に役立つことが期待されます。 地球は苦しんでいますが、科学技術の発展は地球を癒すための貴重な治療法の一つとなるでしょう。