宇宙からの太陽光発電。果たして軌道に乗るのか？(spacenews翻訳1/23-1)
宇宙で太陽光を収穫し、太陽エネルギーを地上で使える電力に変える人工衛星は、何十年も前から研究されてきたアイデアです。
しかし、米国はこの技術のパイオニアであるにもかかわらず、研究室から軌道に乗せることに対する政府の関心は薄いものでした。
しかし、米軍は現在、この取り組みを復活させようとしています。
海軍研究所は、2020年に空軍の宇宙機X-37Bに搭載して実験を開始し、太陽光を取り込んで直流の電気エネルギーに変換するハードウェアのテストに成功しました。
しかし、NRLの実験はあくまでも宇宙での実証実験であり、宇宙で得た電力を地上に戻すことは意図していませんでした。空軍研究所では、計画通りに進めば、2025年に1億ドルを投じて実験を行うことになっています。
「アラクネ」と名付けられた空軍研究所のミッションは、インフラのない過酷な基地で信頼できるエネルギー源を確保するという、軍事的なロジスティクスの課題に対応するために考案されました。
現在、野外の発電機を動かすための燃料は、トラックで輸送しなければならず、その輸送隊は敵の標的となっています。AFRLは、宇宙からの太陽光発電を利用することで、この脆弱性を軽減できると考えています。
また、政府がこの技術を支援することで、商業界や投資家にシグナルを送ることができ、市場機会を広げることができると主張しています。
AFRLは、「軍事目的で始まった全地球測位システムが、現在では世界中の人々に利用されている技術に移行したように、この太陽光発電ビーミングシステムも、天候や時間帯、緯度に関係なく太陽エネルギーを供給することで、より広い範囲で利用されるようになるでしょう」と述べています。
先月、AFRLとノースロップ・グラマン社のエンジニアが、メリーランド州リンティカムの研究所で、いわゆる「サンドイッチ・タイル」のデモンストレーションを行い、アラクネは飛躍的に進歩しました。
このタイルは、エネルギーの収集と変換を可能にする重要な部品であると、AFRLのプログラムマネージャー、ジェームズ・ウィンターは説明します。タイルの片面には、太陽エネルギーを受け取るための太陽電池パネルがあります。中央の電子機器は直流を高周波信号に変換し、タイルの反対側には電力を送るためのアンテナがあります。
ウィンターによると、このタイルが実証された今、次のステップは、9枚のタイルのアレイをロケットフェアリングに格納する方法を見つけ出し、ノースロップ・グラマン社のESPAStar（国家安全保障用の大型ロケットに副次的に搭載できるバス）で軌道上に打ち上げられるようにすることです。
衛星が展開されると、RFエネルギーが地上の受信ステーションに送信され、整流アンテナがRFを使用可能な電力に変換します。
ウィンターは、2020年にX-37Bで行われた実験では、サンドイッチモジュールに関する有益な知見が得られ、それがアラクネにも生かされていると述べています。
ノースロップ・グラマン社のリモートセンシングプログラム担当副社長であるジェイ・パテル氏は、太陽光発電とRF変換はよく知られた技術であると指摘します。
「しかし、私たちができたことは、それらを私たちが望む環境で動作するように変換することです」と彼は付け加えました。
「アラクネは、多くの発明ではなく、これらの試行錯誤された技術をいかにして異なる道を切り開くミッションに変換するかという革新的なものです」
宇宙での太陽光発電は、米国宇宙軍、Defense Innovation Unit、AFRLが11月に発表したレポートで大きく支持されました。
「宇宙太陽光発電をアメリカの宇宙・気候政策に組み込めば、気候変動に対処するための新たな矢となるだけでなく、産業界や一般市民、国際的なパートナーを巻き込む新たな方法を提供することができる」と報告書には書かれています。
しかし、軍の主張や技術の進歩にもかかわらず、宇宙での太陽光発電は険しい上り坂に直面しています。
「賛成派は、最もスマートで包括的なエネルギーソリューションであるとし、反対派は、絶対にうまくいかない非常に高価な計画であるとしている」とエアロスペース・コープは最近の研究で述べています。
このような議論ではよくあることですが、現実はその中間にあります。
しかし、アラクネ・ミッションに携わる科学者たちが指摘するように、アメリカが十分な資源を投入しない限り、この技術の真の可能性を知ることはできません。
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