Размислите шта знате о чистим изворима енергије. Шта је најзеленије?
Хидроелектрични, геотермални, ветрови и соларни вероватно им падају на памет. Иако су еколошки прихватљиви, сви имају значајна ограничења у томе колико енергије могу произвести и где се могу користити. Да напоменем, упркос неким одлицним напретцима у соларној енергији, соларни панели и даље могу да производе енергију само док сунце сија.
Тада је решење очигледно. Иди тамо где сунце никада не залази: у свемир.
То је визија научника, истраживача и предузетника како овде у Сједињеним Државама, тако и у Јапану, Кини и Европи. Иако се концепт кочио барем још од 1970-их, он је више пута ревидиран и напуштен, јер је добијање свих делова горе и људи који би то све саставили било немогуће скупо. Тек са појавом супер малих, масовно произведених сателита и ракета за вишекратну употребу, неки почињу много теже гледати на стварност свемирског соларног простора.
Постоје десетине и десетине идеја како да направите систем за прикупљање соларних рачунара у свемиру, али основна суштина иде овако: лансирати и роботички саставити неколико стотина или хиљада модула идентичне величине у геосинхроној орбити. Један део садржи огледала која рефлектирају и концентришу сунчеву светлост на соларне панеле који енергију претварају у електричну енергију. Претварачи претварају ту електричну енергију у микроталасе слабог интензитета који се зраче на велике, кружне пријемнике на земљи. Те антене микроталасне пећнице поново претварају у електричну енергију, која се може увести у постојећу мрежу.
Јохн Манкинс, који је провео 25 година у НАСА-и и Цалтецх-овој лабораторији за млазни погон, добио је финансирање од НАСА-иног института за напредне концепте у 2011. години како би детаљније усавршио концепт свемирске соларне електране. Он инзистира да технологија и инжењеринг потребни да се свемирски соларни догађаји постану стварност, али као и код сваке скупе нове идеје, све се своди на застој и гушење.
"Није попут фузије - нема нове физике", каже Манкинс, позивајући се на ИТЕР, 35-члану сарадњу за изградњу фузијског реактора у Француској. "Нема тајног соса. То је финансијска препрека да добијете средства за развој елемената и покажете нову архитектуру која је потребна за то. “
Манкинс и други процењују укупне трошкове за развој, изградњу, покретање и склапање свих компоненти соларне електране са свемирским постројењем од 4 до 5 милијарди долара - што је делић цене од 28 милијарди долара на кинеској брани "Три клисуре". Манкинс процењује да би радни модел са компонентама пуне величине могао да стоји за 100 милиона долара. За поређење, недавно завршеној нуклеарној електрани Ваттс Бар, управи Теннессее-а, требало је 43 године да се изгради, од почетка до завршетка муцања, и коштало је 4, 7 милијарди долара.
Критично је да оно што би потрошачи платили - цена по киловат-сату - мора бити у истој мери као и конвенционални извори енергије произведени угљем, природним гасом и нуклеарно, који се крећу у цени од 3 до 12 центи по киловатсату. Хидроелектрана може бити запањујуће јефтина, са мање од једног цент по киловатсату - али само ако имате довољно среће да живите у региону са обилним рекама са великим протоком, као у деловима Канаде и Висконсина. Геотермални је такође веома економичан, пријављује се на 3 цента по киловатсату, али морате питати Исланђане како воле своје рачуне за струју. А заговорници ветра трули су вест прошле године да су трошкови за тај обновљиви ресурс пали на 2, 5 цента по киловатсату.
Смањивање трошкова са ниским двоцифреним или чак једноцифреним центима по киловат-сату апсолутно је неопходно да свемирски соларни производи буду конкурентни, каже Гари Спирнак, извршни директор калифорнијске енергетске компаније Соларен.
Спирнакова компанија одобрена је као добављач соларне енергије у Калифорнији и раније је имала договоре о снабдевању са Пацифиц Гасом и Елецтрицом, али њен пословни модел у потпуности се заснива на производњи електричне енергије из соларне жетве соларне енергије. Соларен је у процесу преговора о новим споразумима са једним или више комуналија. Компанија има патенте овде у САД-у за свој дизајн као и у Европи, Русији, Кини, Јапану и Канади и обезбедила је први круг финансирања за лабораторијску демонстрацију својих компонентних технологија негде наредне године. Спирнак се нада да ће уверити инвеститоре да подрже пилот постројење снаге 250 мегавата до краја фазе развоја и тестирања, можда за пет година.
За рад свемирског соларног простора потребне су две структуре кључног камена. Прво, солид-стате појачала која ефикасно претварају електричну енергију од прикупљене сунчеве светлости у радио-фреквентне таласе и пријемнике на земљи који поново претварају РФ таласе назад у електричну енергију.
Паул Јаффе држи рекордни, патентирани свемирски „корак“ модул за конверзију свемирског соларног лабораторија испред термалне вакуумске коморе. (Паул Јаффе) 
Прототип свемирског соларног система: Овај модул за претворбу сунчеве светлости у микроталасну за свемирску соларну енергију био је први који је тестиран у свемирским условима. Свемирска роботика користила би се за окупљање хиљада за креирање предајника свемирског соларног сателита. (Паул Јаффе) 
Протоколи НРЛ свемирског модула за претварање тестирани су у овом термичком вакууму и симулирани тестни уређај за соларно осветљење. (Паул Јаффе) Паул Јаффе, инжењер у Поморској истраживачкој лабораторији у Васхингтону, ДЦ, радио је на два прототипа колекцијског модула, који он назива "сендвичем", јер су соларни колектор, претварач струје и РФ емитер заједно разбијени у подножје квадратна плочица дебљине два инча. Тежина сваког појединог модула у коначници одређује цијене дистрибуиране електричне енергије на земљи; у погледу вата по килограму, Јаффе каже да је основни дизајн плочица дошао око 6 вата по килограму.
Узимајући у обзир да је снага, 20-годишњи век соларне електране, трошак лансирања 2500 долара по килограму и различити нивои трошкова самих компоненти, Јаффе израчунава да ако се маса смањи, а снага повећа на 500 В по килограму, одговара трошковима од 3 цента по киловатсату.
"Ако чак и стварно једноставне ствари за смањење масе нас сврставају у распон од 100 вати по килограму, а 1.000 вати по килограму није сулудо", каже он. „Добијате веома добре ефикасности са тренутном соларном технологијом која је већ доступна на тржишту, а ми свакодневно носимо ове врло ефикасне, лагане РФ претвараче у нашим џеповима.“
РФ претварачи су разлог због којег функционишу мобилни телефони - телефони су у основи прослављени воки-токији којима сигнали помажу уз помоћ мреже сигналних релејних станица. Претварачи у телефону преводе радио таласе у податке које разумијемо - аудио - и обрнуто. Ова технологија је централна за истраживање свемирске соларне технологије у Цалтецху, у сарадњи између научника и инжењера тамо и Нортхропа Груммана.
Спирнак каже да је главни подвиг Соларениног рада последњих месеци управо то - смањење тежине њихових модула. Иако би ракете за вишекратну употребу још више смањиле укупне трошкове производње, Спирнак не задржава дах у кратком року; размишља се о коришћењу уобичајених тешких дизала како би убацио Соларенове компоненте у свемир.
„Провели смо доста времена безобразно скидајући тежину са система“, каже Спирнак. „Можемо да упакујемо појединачне велике елементе у појединачне лансирне ране, са неколико занимљивих подвига оригамија“, иако ће за испоруку целог система у свемир бити потребно вишеструко супер тешка лансера.
Јаффе каже да је најчешће питање које се поставља када говори о свемирској соларности није да ли се то може или треба учинити, већ колико је опасан тај енергетски сноп из свемира. Неће то бити птице и авиони који се баце на небу када пролазе кроз сноп?
„Ако седите напољу сунчаног поподнева 15 минута, нећете изгорети“, објашњава он. „Наши радио, телевизори и мобители не кувају нас и сви су на истим фреквенцијама као што је предложено. Већ постоје сигурносна ограничења [за микроталасне преносе] које је поставио ИЕЕЕ [Институт инжењера електротехнике и електронике], тако да дизајнирате систем како бисте били сигурни да се снага шири на великом подручју. Случајно се неће претворити у зрнце смрти. "
Да бисте добили најбоље омјере трошкова и тежине, ефикасности размјера и имали упоредиви капацитет производње електричне енергије просјечне нуклеарне електране (1 до 2 гигавата), било који соларни низ за прикупљање енергије у свемиру требао би бити промјера отприлике километар.
Пријемници за сакупљање на земљи требало би да буду према томе велики - да би соларна електрана у свемиру генерисала око једног гигавата енергије, соларни колектор од једног километра (.62 миље) преносио би енергију на 3, 5 километара широк (2 миље) ) пријемник на земљи. За то би била потребна површина од око 900 хектара. Упоредите то са постројењем за соларне панеле Солар Стар у Калифорнији, тренутно највећим соларним производом у Сједињеним Државама, који заузима 3.200 хектара.
Пренос снаге радио-фреквенције има један значајан недостатак: „сигурне“ таласне дужине које се такође неће преломити нечим једноставним јер су кише већ претрпане, зачепљене редовним радио-преносима, као и војна, индустријска и сателитска употреба.
Критичари свемирског соларног потенцијала, међу којима је истакнут Теслин Елон Муск, кажу да ефикасност економских размера једноставно не може да се постигне због свих претварања и поновног претварања снаге која је потребна.
Али Јаффе се нада да стара пукотина фузије такође неће постати истинита за свемирске соларне: "Прошло је 10 година у последњих 60 година", смеје се.
Манкинс наглашава да с прогнозом да ће глобална популација до краја века експлодирати на 11, 3 милијарде, а скоро све то је представљено у свету у развоју, свемирски солар заслужује озбиљна улагања јавних субјеката и приватних партнера. Каже да је обилна чиста енергија потребна за испуњавање основних људских потреба, као и да се може позабавити сигурним уништавањем животне средине ако сва та енергија долази из конвенционалних извора.
"Ако се комбинација извора енергије не промени радикално, нема шансе да дођемо до неутралног угљеника", каже Манкинс. „Такође не можете рећи 800 милиона људи у Кини да морају остати у сиромаштву. Не треба само надокнадити данашњу употребу угљеника, већ гледати напријед 70 година и како ћемо надокнадити троструку данашњу употребу. Заиста су нам потребна велика решења. “
