1941-ben Isaac Asimov tudományos-fantasztikus író kiadott egy novellát „Ok” címmel. Figyelmeztető mese volt a robotikáról és a mesterséges intelligenciáról, de ma már fantáziadús környezete miatt is emlékeznek rá: egy űrállomásra, amely napenergiát gyűjtött, hogy mikrohullámú sütővel továbbítsa a bolygókra. Az akkori fikció most a megvalósítás határára érkezett.

Az űralapú napenergia magában foglalja a napenergia űrben történő összegyűjtését és a Földre történő átvitelét. Bár maga az ötlet nem új, a közelmúlt technológiai fejlődése ezt a lehetőséget megvalósíthatóbbá tette.

Az űralapú napelemes rendszer egy napenergia-műholdat foglal magában – egy hatalmas, napelemekkel felszerelt űrhajót. Ezek a panelek villamos energiát termelnek, amelyet azután vezeték nélkül továbbítanak a Földre nagyfrekvenciás rádióhullámokon keresztül. Egy földi antennát, úgynevezett rectennát használnak a rádióhullámok elektromos árammá történő átalakítására, amely azután az elektromos hálózatba kerül.

Egy űrben keringő naperőművet a nap 24 órájában megvilágít a Nap, és ezért folyamatosan áramot termelhet. Ez előnyt jelent a földi napenergia-rendszerekkel szemben, amelyek csak nappal és az időjárástól függően képesek áramot termelni.

Mivel az előrejelzések szerint a globális energiaigény 2050-re közel 50%-kal nő, az űralapú napenergia kulcsfontosságú lehet a világ energiaszektora növekvő keresletének kielégítésében és a globális hőmérséklet-emelkedés kezelésében.

A kísérleti projektek már folyamatban vannak

Az egyesült államokbeli Space Solar Power Project nagy hatásfokú napelemeket, valamint az űrben való használatra optimalizált átalakító és átviteli rendszert fejleszt. Az Egyesült Államok Haditengerészeti Kutatólaboratóriuma 2020-ban tesztelt egy napelem-modult és energiaátalakító rendszert az űrben. Mindeközben Kína bejelentette, hogy előrelépést tett Bishan űrbeli napenergia-állomásán, azzal a céllal, hogy 2035-re működőképes rendszerrel rendelkezzen.

Az Egyesült Királyságban a Frazer-Nash Consultancy legutóbbi jelentése alapján egy 17 milliárd GBP értékű, űralapú napenergia-fejlesztést életképes koncepciónak tartanak. A projekt várhatóan kis kísérletekkel kezdődik, és 2040-ben egy működőképes naperőműhöz vezet.

Kína is élen jár a fejlesztésekben

Kína mérföldkövet lépett előre azon erőfeszítésében, hogy az űrben napelemes erőművet építsen. A Xidian Egyetem kutatócsoportja 2022. nyarán befejezte a világ első teljes láncú, egész rendszerre kiterjedő földi hitelesítését egy, az űrben működő naperőmű számára, és bemutatták a projekt számos részletét. A Duan Baoyan, a Xidian Egyetem 67 éves antennaszakértője által vezetett csapat feladata az energiatermelés és -átvitel földi szimulálása. Az elsődleges technológiai kihívás az energiaveszteség minimalizálása. A tesztelés természetesen nem áll meg a földön. A tervek szerint a kutatók 2028-ban egy űrbeli nagyfeszültségű átviteli és vezeték nélküli energiaátviteli kísérletet hajtanak végre alacsony Föld körüli pályán.

Mi várható az űrben még?

Ahogy a technológia fejlődik, a gyártás és a megvalósítás költségei folyamatosan csökkenni fognak. Hogy az űralapú napenergia segíthet-e elérni a nettó nulla kibocsátást 2050-re, azt még vizsgálják. A kihívások ellenére az űralapú napenergia izgalmas kutatási és fejlesztési lehetőségek előfutára. A jövőben a technológia valószínűleg fontos szerepet fog játszani a globális energiaellátásban.