Китайские учёные активно разрабатывают технологию, которая может радикально изменить глобальную энергетику. В Университете Сидянь (Xidian University) в Сиане создают систему космической солнечной электростанции под названием Zhuri («Чжури» — «преследующий солнце»). Идея заключается в том, чтобы собирать солнечную энергию на орбите и передавать её на Землю в виде микроволн.
Недавние наземные испытания уже продемонстрировали ключевые элементы технологии. Если всё получится, одна такая станция мощностью в гигаватт сможет обеспечивать электричеством целый средний город — и при этом работать круглосуточно, независимо от погоды и времени суток.
Наземные испытания в Сиане
На кампусе университета доцент Фань Гуаньхэн (Fan Guanheng) и его команда построили впечатляющую установку: куполообразное зеркало диаметром 4,8 метра, подвешенное на 75-метровой башне. Зеркало концентрирует солнечный свет на солнечных панелях. Полученное электричество преобразуется в микроволны и передаётся по воздуху на расстояние более 100 метров на специальную ректенну — антенну, которая превращает микроволны обратно в электричество.
В последних тестах удалось достичь передачи энергии на уровне киловатт. Система также показала способность одновременно направлять энергию на несколько движущихся целей. Кроме того, учёные экспериментируют с линзами Френеля диаметром от 2 до 7 метров — они эффективно фокусируют свет, требуют меньше материала и работают вместе с системой охлаждения жидкостью.
Как работает система
Вся цепочка состоит из трёх основных этапов: концентрация солнечного света, преобразование электричества в микроволны и их передача на Землю, а также обратное преобразование микроволн в электричество на приёмной станции.
В отличие от наземных солнечных электростанций, в космосе (на геостационарной орбите на высоте более 36 000 км) солнечная энергия доступна практически постоянно. Её плотность там примерно в шесть раз выше, чем на поверхности Земли, и нет атмосферы, облаков или ночного цикла.
«Именно поэтому космическая солнечная энергия может стать выходом из энергетического кризиса на Земле», — отметил Фань Гуаньхэн.
Почему космическая солнечная энергия перспективна
Проект ведёт известный китайский инженер Дуань Баоянь (Duan Baoyan), который вдохновился ещё в 2012 году американской концепцией NASA SPS-ALPHA — модульными спутниковыми массивами. Вместо одной огромной конструкции китайская команда предлагает использовать модульные блоки, летающие в формации. Это повышает отказоустойчивость и упрощает обслуживание.
По расчётам, для станции мощностью 1 гигаватт (достаточно для снабжения среднего города) потребуются зеркала, растянутые на сотни метров. Модульная архитектура делает такой гигантский проект более реалистичным.
Сложности и вопросы безопасности
Перед запуском на орбиту предстоит решить несколько серьёзных задач: как развернуть и собрать огромные конструкции в космосе (складные или самособирающиеся модули), как обеспечить точное наведение микроволнового луча и как гарантировать безопасность для самолётов и окружающей среды.
Китай не одинок в этих исследованиях — аналогичные проекты развивают США и Япония. Пока что речь идёт о наземных демонстрациях, но команда уже ищет финансирование для орбитальных экспериментов.
В ближайшей перспективе технологию можно использовать не только для передачи энергии на Землю, но и для беспроводной зарядки спутников на орбите или питания лунных баз — как с орбиты, так и с поверхности Луны.
Если орбитальные испытания пройдут успешно, космическая солнечная энергетика сможет обеспечить человечество постоянным, высокоэффективным и чистым источником энергии, способным существенно изменить глобальный энергетический баланс.
