Бывший инженер SpaceX уверен, что Starship обеспечит доступный запуск гигантских солнечных массивов для его космической солнечной электростанции
Starship от SpaceX готовится изменить правила игры в производстве солнечной энергии в космосе. По заявлению мичиганского стартапа Virtus Solis, это не только сделает орбитальные электростанции доступными, но и обеспечит их более низкую стоимость по сравнению с большинством наземных методов выработки электроэнергии.
Virtus Solis, основанная бывшим инженером SpaceX Джоном Бакнеллом, представила свою концепцию на Международной конференции по космической энергетике, которая прошла в Лондоне 17 апреля.
«Для работы космической солнечной энергетики необходим дешёвый запуск тяжелых грузов на орбиту, беспроводная передача электроэнергии и экономическая эффективность. Как только появится недорогой доступ в космос, одной проблемой станет меньше», — пояснил Бакнелл.
Благодаря многоразовым ракетам SpaceX стоимость запуска спутников снизилась в последние годы. В настоящее время компания взимает менее $3000 за килограмм полезной нагрузки, но для космической солнечной энергетики требуются гигантские орбитальные массивы, превосходящие размерами МКС — крупнейший на данный момент объект на орбите.
SpaceX обещает, что после полного ввода в эксплуатацию Starship доставка грузов на орбиту обойдётся всего в $10 за килограмм. Хотя эта оценка может быть слишком оптимистичной, Бакнелл утверждает, что как только стоимость вывода на низкую околоземную орбиту опустится ниже $200 за килограмм, космическая солнечная энергия станет дешевле атомных, газовых и угольных электростанций.
«Полная многоразовость Starship снизит затраты. Недавно SpaceX запустила Falcon 9 в 20-й раз и готовится к повторной сертификации до 40 пусков. Предполагается, что Starship сможет выполнить сотни запусков, но мы основываем расчёты на 15-кратном использовании», — отметил Бакнелл.
В настоящее время самым дешёвым источником электроэнергии являются наземные фотоэлектрические панели с ценой менее $30 за мегаватт-час. Однако солнце не светит ночью, поэтому энергетикам приходится компенсировать этот ежедневный спад другими возобновляемыми источниками, а атомным, газовым и угольным электростанциям — работать в резерве. Но для достижения целей по сокращению выбросов необходимо постепенно отказываться от ископаемого топлива.
«Стоимость атомной энергетики составляет от $150 до $200 за мегаватт-час. Мы считаем, что наша система в крупных масштабах сможет снизить цену примерно до $30 за мегаватт-час», — сказал Бакнелл.
Virtus Solis планирует построить фотоэлектрические батареи диаметром до 1 км, которые будут собираться на орбите роботами из модулей шириной 1,6 м. Сотни таких модулей доставит на высокоэллиптическую орбиту Starship. На этой орбите с самой высокой точкой на 35 тысяч километров от Земли спутник большую часть времени — около 11 часов — находится в её апогее, откуда может охватить почти всё полушарие планеты.
Согласно расчётам Бакнелла, для обеспечения постоянной базовой мощности в отдельном регионе потребуется совокупность двух или более таких гигантских космических солнечных массивов. А для охвата всего земного шара необходима будет система из 16 орбитальных антенн, передающих энергию в виде микроволн на приёмные станции на поверхности планеты.
В настоящее время Virtus Solis работает над повышением эффективности беспроводной передачи энергии — ещё одного серьёзного препятствия для космической солнечной энергетики. Существующие системы имеют КПД около 5%, но для практического применения требуется увеличить этот показатель примерно до 20%.
В феврале Virtus Solis анонсировала планы по запуску в 2027 году демонстрационного спутника, который будет излучать энергию для тестирования космической сборки солнечных панелей и передачи более 1 кВт мощности на Землю. Компания рассчитывает развернуть первую коммерческую орбитальную солнечную электростанцию мегаваттного класса к 2030 году.
Концепция Бакнелла действительно может коренным образом изменить глобальную энергетику, сделав практически неисчерпаемую солнечную энергию из космоса более доступной и дешёвой, чем большинство наземных источников. Ключевым фактором является недорогой вывод грузов на орбиту системой многоразовых сверхтяжёлых ракет-носителей Starship, над которой сейчас ведется активная работа в SpaceX.