Orbitální elektrárny na dosah? Pentagon testuje přenos elektřiny z vesmíru na planetu

Raketoplán X-37B (foto: US Air Force)

Vojenský bezpilotní raketoplán X-37B zahájil na oběžné dráze první vesmírné testy mikrovlnného přenosu elektřiny. Otevírá se tak cesta pro vznik orbitálních elektráren, které budou dopravovat elektřinu na Zemi nebo k základnám na jiných planetách. Podle vyjádření zástupců amerického letectva je ještě k praktickému využití celé technologie daleko. Ale zřejmě už ne tak moc, protože je to vůbec poprvé, kdy velení USSF (United States Space Force) informovalo o účelu jedné z až dosud přísně utajovaných misí.

Raketoplán X-37B odstartoval již 17 května, mimo jiné proto, aby provedl řadu experimentů s fotovoltaickým vysokofrekvenčním anténním modulem PRAM-FX (Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module), který vyvinuly laboratoře amerického námořnictva NRL (Naval Research Laboratory). Ten umí vyrábět elektrickou energii a vysílat ji ve formě mikrovln libovolným směrem.

Modul PRAM-FX (foto: USAF)

Zatím je to asi jen zhruba třiceticentimetrový čtverec. V nedaleké budoucnosti ale může změnit rozvoj celého lidstva nedozírným způsobem. Ve vesmíru je solární energie mnohem účinnější než na zemi. Fotovoltaické panely mohou přeměňovat na elektřinu celé sluneční spektrum, ze kterého se na zemi část odfiltruje při průchodu atmosférou. A teď si představte na oběžné dráze soustavu solárních polí vybavených podobnými moduly a rozestavěných tak, aby mohly vyrábět elektřinu ze slunce plných 24 hodin.

Americké letectvo zatím zkoušelo modul PRAM ve svých pozemních laboratořích. První testy na oběžné dráze země by měly vědcům poskytnout potřebná data o účinnosti přeměny solární energie na mikrovlny a o tepelném výkonu celého modulu ve vesmírném prostředí. Tyto informace pak využijí při konstrukci účinnějších modulů.

Od dronů přes odlehlé oblasti až po vesmírné základny

Myšlenka na výrobu energie ve vesmíru a její doprava na zem se objevila už v době ropné krize na přelomu 60. a 70. let minulého století. Vojenský výzkum v této oblasti probíhá prakticky nepřetržitě, byť původní úroveň dotací se značně snížila. To se nyní mění a technologie se opět dostává do hledáčku vojenských stratégů. Důvodem je především rozvoj nových zbraňových systémů závislých na elektřině – pokud vynecháme spekulace o existenci satelitních zbraní, jsou tu stále využívanější bezpilotní bombardéry nebo drony.

Solární panel ROSA (foto: NASA)

Pro armádu je zajímavá i myšlenka dopravy energie z vesmíru na vzdálené základny především na nebezpečném území. Svazek mikrovln není možné napadnout tak, jako zásobovací konvoje. Američané se přitom brání, že by chtěli použít mikrovlnný paprsek jako zbraň. Svazek mikrovlnného záření je podle nich příliš široký a není možné ho zaostřit jako například světelný paprsek procházející lupou.

Ať už se armáda rozhodne směřovat svůj výzkum směrem k přenosu energie ve vesmíru nebo na planetu, všechny potřebné technologie už má k dipozici a může je jen vylepšovat. Pro výrobu elektřiny může použít například rozvinovací solární panely ROSA (Roll Out Solar Array). Ty americká NASA vyzkoušela již v roce 2017. ROSA je při stejném výkonu o 20 % lehčí a zabírá čtyřikrát méně místa, než klasické pevné solární panely.

Civilní využití snad po roce 2050

Americké letectvo původně předpokládalo, že by přenos elektřiny pomocí mikrovlnné technologie začalo testovat ve vesmíru už v roce 2015. Praktické využití se předpokládalo zhruba od roku 2035, skeptici nicméně posouvají hranici využití technologie přenosu elektřiny pomocí mikrovln až k roku 2050. Armádní testy mimo jiné ukáží, nakolik je tato technologie vhodná i pro civilní využití. A to především cenově. Je to ale lákavá myšlenka – skupina solárních satelitů sbírajících sluneční energii by v zásadě mohla poskytovat téměř neomezenou čistou energii kdekoli na Zemi. To by mohlo zcela změnit způsob dodávek elektřiny i v těch nejodlehlejších oblastech.

Teoreticky by satelity mohly v civilní oblasti pracovat podobně jako v té vojenské. V první řadě se nabízí dodávky přímo na planetu. Zde ovšem naráží technologie hned na několik zatím nevyřešených úskalí. Antény, které by byly schopné zachycovat mikrovlnné záření ze satelitů na oběžné dráze, by musely mít průměr stovky metrů nebo i několik kilometrů. Výkon celého systému by podle současných testů navíc nemohl být nijak vysoký – pozemní přijímač by dodával do sítě maximálně jednotky megawattů elektřiny. Příliš vysoké hodnoty mikrovlnného záření by totiž mohly na zemi vyvolat požár nebo zvýšit riziko vzniku rakoviny.

Nabízí se tedy další možnost, a to přímé dodávky elektřiny do elektrických systémů – například do letadel nebo do lodí. Americká armáda už testovala elektrický letoun, který přímo zásobovala elektřinou pomocí laseru. Stačilo by tedy uzpůsobit technologii na příjem mikrovlnného záření. Jaké důsledky by mělo nasazení této technologie na ekologizaci dopravy, není asi nutné připomínat.

Za zmínku stojí, že přenos elektřiny mikrovlnnou technologií už od loňského roku testují i Číňané. Čínská akademie kosmických technologií uvedla, že plně funkční čínská elektrárna ve vesmíru s mikrovlnným paprskem by mohla být k dispozici do roku 2050.