Συλλογή ηλιακής ενέργειας από το διάστημα

Πηγή: The Guardian, 1 Νοεμβρίου 2007

Σε κάποιο σημείο πριν από το 2050, δορυφόροι που θα συλλέγουν την ηλιακή ενέργεια και που θα την ακτινοβολούν πίσω στη γη, θα γίνουν μια πρωταρχική πηγή ενέργειας, στέλνοντας έτσι ηλεκτρική ενέργεια της τάξεως των terawatts συνεχώς από το διάστημα. Αυτή είναι μια πρόσφατη έκθεση από το Διαστημικό Γραφείο Εθνικής Ασφάλειας του Πενταγώνου (NSSO), που λέει με βεβαιότητα ότι θα δούμε "μια βασική ιδέα να δοκιμάζεται μέσα σε 4-6 χρόνια από τώρα και μια ουσιαστική επίδειξη της μεταφοράς ενέργειας από το 2017 έως το 2020".

Την ιδέα κυοφορούσαν εδώ και χρόνια αεροδιαστημικές υπηρεσίες και ερευνητικά εργαστήρια ανά τον κόσμο. Πλέον, η τοποθέτηση γιγαντιαίων συλλεκτών ηλιακής ενέργειας στο διάστημα, την οποία θα ακτινοβολούν πίσω στη Γη, μπορεί να γίνει σύντομα πραγματικότητα.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες πάνω από την ατμόσφαιρα, ένα ηλιακό πάνελ θα λαμβάνει περίπου 40 φορές περισσότερη ενέργεια ετησίως από όσο μια ισοδύναμη περιοχή στο έδαφος, λόγω της απουσίας της ατμοσφαιρικής σκέδασης και των εποχιακών ή νυχτερινών μειώσεων του φωτός.

Το NSSO προτείνει ότι ένα διαστημικό σκάφος σε τροχιά με μια σειρά από ηλιακά πάνελ θα ήταν συγκρίσιμο με τις σημερινές επίγειες εγκαταστάσεις έκτασης πολλών τετραγωνικών χιλιομέτρων. Κατόπιν αυτή η ενέργεια μπορεί να σταλεί στο έδαφος - χρησιμοποιώντας, όπως το Πεντάγωνο προτείνει, ένα γιγαντιαία λέιζερ ή μια ακτίνα μικροκυμάτων.

Η έκθεση με τίτλο "Ηλιακή Ισχύς Βασισμένη στο Διάστημα ως Ευκαιρία για τη Στρατηγική Ασφάλεια", προτείνει ότι μια τέτοια εφαρμογή θα είναι μια ακτινοβολία της "ενεργειακής βοήθειας" μέσω δορυφόρου σε ζώνες συγκρούσεων και καταστροφής. Που ελαχιστοποιούν έτσι το ανθρώπινο κόστος των πολέμων για τους ενεργειακούς πόρους καθώς και των καταστροφικών γεγονότων που προκαλούνται με την παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας.

"Η τεχνολογία έχει ήδη αναπτυχθεί", λέει ο Joseph Rouge, διευθυντής του γραφείου που συνέταξε την έκθεση. "Το πραγματικά δύσκολο και ακριβό μέρος αφορά το κομμάτι της τροχιάς. Θα χρειαστούμε τακτικές εκτοξεύσεις και ρομποτικά συστήματα συναρμολόγησης σε τροχιά. Είναι ένα πρόγραμμα κόστους 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων, αλλά μέχρι το 2050 θα μπορούσε να εξυπηρετήσει το 10% των ενεργειακών αναγκών της Αμερικής".

Το Διαστημικό Γραφείο θεωρεί τον ενεργειακό ανεφοδιασμό ως μία απαραίτητη στρατηγική σπουδαιότητα καθώς οι προμήθειες του πετρελαίου ελαττώνονται,  σύμφωνα με μια έκθεση από την ομάδα Energy Watch της Γερμανίας, που δημοσιεύθηκε την προηγούμενη εβδομάδα. Σύμφωνα με αυτήν η παραγωγή "της μέγιστής ποσότητας πετρελαίου" εμφανίστηκε πέρυσι, και θα μειώνεται κατά 7% ετησίως στο μισά από τα σημερινά επίπεδά της μέχρι το 2030. Το Διαστημικό Γραφείο του Πενταγώνου σημειώνει ότι όλοι οι υπόλοιποι πόροι του πετρελαίου υπολογίζονται να περιέχουν 250 terawatt-έτη ενέργειας. Όμως μια ζώνη ενός τετραγωνικού χιλιομέτρου σε γεωσύγχρονη τροχιά θα λαμβάνει περίπου 212 terawatt-έτη ενέργειας κάθε έτος.

Είναι μήπως ένα θανάσιμο όπλο;

Οι πρώτες μονάδες που θα ανεβούν θα παραγάγουν μια συνεχή ισχύ μεταξύ 10MW και 25MW, αρκετή για μια πόλη 25.000 ανθρώπων. Εάν η ενέργεια διαβιβαστεί πίσω στη Γη με μικροκύματα, θα απαιτηθεί πάνω της μια επιφάνεια το 1/10 ενός τετραγωνικού χιλιομέτρου. Και για μεγαλύτερες ακτίνες θα χρειαστούν ακόμα μεγαλύτερες σειρές συλλεκτών ηλιακής ενέργειας.

Αλλά μήπως μια μικροκυματική ακτινοβολία που θα ακτινοβολούσε από το διάστημα θα ήταν ένα θανάσιμο όπλο;

"Εάν μια ακτίνα 2.45 Ghz παρασυρθεί από το στόχο της (πάνω δηλαδή από τους συλλέκτες) και καταλήξει πάνω από μια πόλη, η επίδραση θα ήταν αμελητέα", λέει ο Col Damphousse του Διαστημικού Γραφείου. "Ώσπου να φθάσει το μικροκύμα στην επιφάνεια έχει απλώσει αρκετά. Η πυκνότητα της ισχύος είναι το 1/6 αυτής ενός μεσημεριανού ήλιου."

Η ακτίνα είναι πιο ισχυρή κοντά στην πηγή της, και μολονότι θα είναι 40.000 χιλιόμετρα ψηλά δεν θα έθετε σε κίνδυνο τους αστροναύτες στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Η ακτίνα όμως θα μπορούσε να κτυπήσει τους δορυφόρους επικοινωνίας που θα είναι σε γεωστατική τροχιά. Σε αυτή την περίπτωση ο έλεγχος της διαστημικής κυκλοφορίας θα σιγουρευόταν πριν από την εκτόξευση ότι ο δορυφόρος δεν θα κτυπιόταν. 

Ο Leopold Summerer, επικεφαλής της ομάδας Προχωρημένων Ιδεών στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία, νομίζει ότι οι ακτίνες λέιζερ θα είναι καλύτερες από τα μικροκύματα λόγω των υψηλότερων συχνοτήτων μετάδοσης και των πιο στενών ανοιγμάτων τους.

Κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 40 ετών, τα συστήματα μετάδοσης ισχύος με μικροκύματα και λέιζερ έχουν εξεταστεί επιτυχώς στην Ευρώπη, τις ΗΠΑ και την Ιαπωνία. Τα τηλεκατευθυνόμενα αεροσκάφη και τα σεληνιακά ρόβερ που ήδη λαμβάνουν ενέργεια από μια μακρινή απόσταση, είναι κάποιες αποδεδειγμένες εφαρμογές. Οι Ιάπωνες έχουν εξετάσει τις τυχόν αντιδράσεις στην ιονόσφαιρα για μικροκύματα σε συχνότητες που χρησιμοποιούνται για τη διαστημική ηλιακή ενέργεια και τα αποτελέσματα ήταν θετικά. Το μόνο ζήτημα που μένει είναι να εξεταστεί ένα σύστημα μεγάλης κλίμακας.

Την ιδέα έχουν σπεύσει να υλοποιήσουν ιδιωτικές εταιρείες. Η Space Island Group, με έδρα την Καλιφόρνια, έχει ως στόχο την εκτόξευση ενός δοκιμαστικού πρότυπου συστήματος με συνολικό κόστος 200 εκατομμύρια δολάρια. "Αναμένουμε να το έχουμε θέσει σε τροχιά μέσα σε δύο χρόνια", δηλώνει ο Gene Meyers, ανώτερο στέλεχος της εταιρείας.

"Θα είναι ένα 10 έως 25 μεγαβάτ, αρκετά για να τροφοδοτήσουν μια πόλη 25.000 κατοίκων, που θα τεθεί σε χαμηλή τροχιά και θα χρησιμοποιεί μια ακτίνα μικροκυμάτων για να παραδίδει την ενέργεια σε επίγειους σταθμούς που θα βρίσκονται πιθανώς στην Ευρώπη". Το σχέδιο της εταιρείας είναι να γίνει εφικτή η λειτουργία ενός συστήματος που θα παρέχει στη γη 100 γιγαβάτ ενέργειας μέχρι το 2025.

Από τους πρώτους που εκδήλωσαν ενδιαφέρον για την αγορά ενέργειας από το διάστημα είναι η ινδική κυβέρνηση, αφού πολλές αγροτικές περιοχές της χώρας δεν έχουν πρόσβαση στο εθνικό δίκτυο. Ενδιαφέρον αναμένεται να επιδείξουν και αρκετά νησιωτικά κράτη που καταβάλλουν υπέρογκα ποσά για να λάβουν ηλεκτρική ενέργεια.