Обзор Energy, начинающая компания из Вирджинии, недавно объявила, что она успешно передала энергию от небольшого самолета Cessna Caravan, летающего в воздухе, к солнечным панелям на земле, завершив ключевой контрольный тест для своего будущего плана по передаче солнечной энергии из космоса на Землю. Компания планирует провести испытания на низкой околоземной орбите уже в 2028 году и развернуть первые солнечные электростанции на геосинхронной орбите примерно в 2030 году с целью обеспечить бесперебойную выработку более 1 гигаватта электроэнергии в любую точку Земли к началу 2030-х годов.

В этом эксперименте исследователи установили передающее устройство, состоящее из батареи, модуля питания, лазера и системы охлаждения, на самолет Cessna, летевший на высоте около 5 километров (около 3,1 мили), и передавали энергию на наземную батарею солнечных батарей через лазерный луч. Бортовая батарея имитирует фотоэлектрические модули будущих космических солнечных спутников, лазерный модуль преобразует электрическую энергию в луч света, а оптический модуль постоянно отслеживает положение наземной приемной решетки, чтобы поддерживать точную лазерную ориентацию во время движения самолета.

Обзор Energy заявила, что следующим шагом будет проведение испытаний на низкой околоземной орбите в 2028 году, а затем запуск своей первой солнечной электростанции космического базирования на геостационарную орбиту высотой около 36 000 километров (около 22 000 миль) в 2029 или 2030 году. Согласно плану, как только система станет зрелой, компания надеется достичь 24-часовой бесперебойной передачи электроэнергии по всему миру в начале 2030-х годов. Выходная мощность одной системы может превышать 1 гигаватт, что эквивалентно большой наземной электростанции.

Идея этого испытания очень похожа на эксперимент, проведенный японским агентством Japan Space Systems (JSS) в конце 2024 года, который позволил реактивному самолету, летящему со скоростью около 700 километров в час (более 400 миль в час), использовать микроволны формирования луча для передачи энергии на наземную антенну. Как и JSS, эксперименты компании «Обзор Энерджи» также проводятся на высоте около 5 километров, также в конечном итоге планируется вывести спутник на геостационарную орбиту высотой 36 000 километров, однако оборудование, используемое «Обзором», во многом близко к окончательному виду, который он планирует отправить в космос, при этом в JSS не рассчитывают развернуть полноценную орбитальную систему до 2040-х годов.

В дополнение к этим двум учреждениям калифорнийская стартап-компания Reflect Orbital выбрала еще один технический маршрут, планируя построить группировку из 57 спутников, используя огромные рефлекторы для сбора и направленного отражения солнечного света на низкой орбите на высоте около 600 километров над Землей и направить его на наземную приемную станцию. Этой весной компания планирует запустить свой первый испытательный спутник для проверки «дополнительного света космического отражения», режима, отличного от прямой передачи энергии.

Преимущества космической солнечной энергетики по сравнению с традиционной наземной фотоэлектрической энергетикой в ​​основном заключаются в двух аспектах: во-первых, путем передачи световых лучей или энергии между несколькими спутниками энергия может передаваться на наземный приемный конец в ночное время, обеспечивая настоящую непрерывную выработку электроэнергии 24 часа в сутки, 7 дней в неделю; во-вторых, спутники работают вне атмосферы и практически не подвержены влиянию облаков, погоды и атмосферного рассеяния, а солнечная энергия, которую можно собрать с единицы площади, значительно выше, чем у наземных электростанций. Это означает, что как только технология станет зрелой, космическая солнечная энергия, как ожидается, станет важной частью крупномасштабных систем возобновляемой энергетики.

Однако воплощение этого видения в реальность все еще сталкивается со многими ключевыми проблемами, включая потерю эффективности в множественных процессах преобразования «электричество-оптическое электричество» или «электричество-микроволновое электричество», точную координацию и контроль ориентации между десятками или даже сотнями спутников, а также управление космическим мусором и риски безопасности, создаваемые крупномасштабной орбитальной инфраструктурой. Предыдущие оценки британской исследовательской группы показали, что орбитальная солнечная энергия потенциально может удовлетворить до 80% энергетических потребностей Европы к середине столетия, если вышеупомянутые технические и инженерные проблемы будут эффективно решены.