Электричество из космоса. Как Китай намерен опередить Запад в создании орбитальной солнечной электростанции

Что происходит

Китай планирует запустить программу космических солнечных электростанций (СЭС) в 2028 году — на два года раньше первоначально намеченного графика, сообщили ученые, которые работают над проектом.

• 2022-й. Согласно обновленному плану, в текущем году ученые из КНР рассчитывают запустить спутник для тестирования технологии беспроводной передачи энергии из космоса на Землю с высоты 400 км.
• Исследователи заявили, что спутник будет преобразовывать солнечную энергию в микроволны, «собирать» в пучки и направлять, как луч, на специальные точки на Земле.
• Мощность этой СЭС будет относительно небольшая — 10 КВт. Для сравнения: ее хватит, чтобы обеспечивать энергией лишь несколько семей. 
• 2024-й. Через два года после первого запуска Китай запустит еще один, более мощный спутник на высоту примерно в 36 тыс. км от Земли для дополнительных экспериментов.
• 2028-й. В этом году ученые планируют начать строительство первой в мире СЭС на орбите. По плану, к 2035 году электростанция мощностью 10 МВт начнет поставлять энергию некоторым гражданским потребителям.
• 2050-й. Ожидается, что к середине века мощность станции вырастет до 2 ГВт — примерно столько же у атомной электростанции. Стоимость получаемой от нее энергии снизится до коммерчески доступного уровня. 

Контекст 

Ученые из КНР заявили, что технология станет «эффективным вкладом в достижение целей углеродного нейтралитета». Ранее Китай объявил, что намерен добиться нулевых выбросов углерода к 2060 году.

• Для начала в стране намерены добиться, чтобы к 2025 году ее электросети получали около 33% энергии из возобновляемых источников. 
• Сейчас КНР активно развивает индустрию возобновляемых источников энергии и строит солнечные и ветряные электростанции, но пока на Земле. 
• По данным экспертов, в 2021-м Китай уже был мировым лидером по добыче солнечной энергии, на территории страны находятся крупнейшие СЭС. Самая большая — Tengger Desert Solar Park в пустыне Тэнгэр — занимает площадь 43 кв. км. Максимальная мощность СЭС составляет 1547 МВт, станция обеспечивает электроэнергией около 600 тыс. семей.
• Однако космическая СЭС, по словам ученых, эффективнее наземной — как минимум потому, что она может генерировать энергию круглосуточно.

Кроме того, технология заинтересовала и военных ученых — по мнению исследователей, космическая СЭС может потенциально применяться для обороны и атак. 

• Во-первых, предполагается, что космическая СЭС сможет обеспечивать электроэнергией военные объекты.
• Во-вторых, некоторые ученые предложили, что технологию можно использовать и в качестве оружия. По их словам, луч с СЭС способен вывести из строя аппаратуру противника. Например, он может вызвать отключение электроэнергии в целом городе. Также его можно направлять на движущиеся цели, например самолеты.

Мировая практика

Китайские ученые сообщили, что проект по созданию космической СЭС решено реализовать на два года раньше задуманного в ответ на «недавний технологический прогресс и новые ситуации в стране и за рубежом». Ранее исследователи заявляли, что запуск СЭС поможет Китаю обогнать США в космической гонке.

• Великобритания. В марте британское правительство заявило, что рассматривает возможность вложить £16 млрд в запуск в космос пилотной солнечной электростанции. Сделать это планируется к 2035 году совместно с европейскими партнерами, среди которых Airbus.
• США. Американские военные также испытали соответствующие технологии — в мае 2020-го они запустили ракету-носитель Atlas V, которая доставила на орбиту мини-шаттл X-37B, и вывели в космос  прототип фотоэлектрического модуля для передачи на землю солнечной энергии в виде микроволнового излучения.
• Россия также изучает возможность получения энергии из космоса. Например, в марте 2020 года ученые из Московского радиотехнического института Российской академии наук получили патент на систему, которая будет передавать энергию с орбитальной солнечной электростанции на Землю. А в 2022 году ученые из РФ разработали проект космической СЭС.

Но при этом

Эксперты отмечают, что у технологии СЭС есть набор недостатков, которые ставят под вопрос перспективы ее реализации и использования.  

• Это дорого. Четыре года назад власти Китая уже запускали проект по передаче солнечной энергии на Землю, однако его пришлось свернуть по экономическим соображениям. 
• Сложно. Ученые из КНР подчеркнули, что технологические проблемы, связанные со сборкой первой солнечной электростанции в космосе, будут «беспрецедентными». Также, согласно их мнению, одна из главных сложностей проекта заключается в том, что солнечная энергия должна доставляться точным и сильно сфокусированным пучком, чтобы избежать потери по пути к Земле. 
• Потенциально небезопасно. Исследователи опасаются, что неточная передача микроволновой энергии может причинить вред здоровью людей, проживающих рядом со станцией. Микроволны также могут создать серьезные помехи электронике и беспроводным каналам связи.