Sci‑fi se mění v realitu. Začíná budování elektráren ve vesmíru

Obří solární panely připevněné k družicím na oběžné dráze. Tak by se časem mohla vyrábět podstatná část elektřiny pro Zemi. Ačkoliv nápad vypadá na první pohled trochu bláznivě, a zejména doprava energie na zemský povrch není dořešena, rozbíhá se nyní několik nadějných projektů, které mohou nastartovat „těžbu“ elektřiny ve vesmíru.

Vědci z Kalifornského technologického institutu (Caltech) sestrojili a na začátku roku vyslali na oběžnou dráhu malou družici. Ta nyní zkouší různé způsoby výroby elektřiny i její přenos. První výsledky budou k dispozici za pár týdnů, podrobnější závěry v létě. Pozadu nechce zůstat ani Evropská kosmická agentura (ESA). Když se na podzim rozhodovalo o jejích prioritách, zelenou dostal program Solaris, který v následujících třech letech prověří možnosti výstavby komerčních elektráren na oběžné dráze. „Je jasné, že máme co dohánět,“ přiznává šéf programu Sanjay Vijendran v magazínu Science Focus. Do vývoje potřebných technologií se pustila také Čína. V roce 2028 plánuje vyslat do vesmíru menší solární elektrárnu. A vesmírná energetika láká i firmy.

Dávný patent inženýra ze Žatce

Snaha získat elektřinu z vesmíru zesílila s energetickou krizí. Jde o dosud „nevytěženou“ oblast, navíc by měl být výkon solárních panelů na oběžné dráze oproti těm pozemským vyšší a stabilnější. V našich zeměpisných šířkách solární elektrárny v zimě vyrobí zhruba jen třetinu běžné letní produkce. Ve vesmíru by při vhodném natočení a umístění panelů k takovým propadům nedocházelo.

První literární zmínky o „těžbě“ elektřiny ve vesmíru se objevily v roce 1941. S reálným plánem přišel až o 30 let později vědec českého původu.

A jak má vše fungovat? Odborníci předpokládají, že by kolem Země obíhaly družice s obřími konstru­kcemi, na kterých budou uchyceny až několikakilome­trové solární panely. Vyrobí elektřinu a následně ji přemění na mikrovlnné záření, které poputuje k přijí­macím stanicím na Zemi. Tam by se záření převádělo opět na elektřinu.

V menším měřítku už se solární panely pro výrobu elektrické energie v kosmu používají. Napájí mezinárodní vesmírnou stanici nebo menší družice. Třeba sonda Juice, která právě míří k Jupiteru, má solární panely o ploše 85 metrů čtverečních.

Řadu technických detailů je však potřeba dořešit. Pustili se do toho vědci z Caltechu, kteří na vývoj solárních elektráren ve vesmíru před časem dostali 100 milionů dolarů od amerického realitního magnáta Donalda Brena. Sestavili experimentální družici, kterou v lednu vynesla na oběžnou dráhu raketa Falcon 9 společnosti SpaceX. Zařízení o hmotnosti 50 kilogramů obsahuje 32 vzorků různých typů fotovoltaických panelů. Pomohou otestovat, jaké materiálové složení a povrchová úprava článků se nejlépe hodí pro práci ve vesmíru.

Výzkumníci z Caltechu chtějí navíc otestovat i transport solární energie pomocí mikrovln v kosmickém prostoru, byť zatím jen v rámci družice na vzdálenost asi 30 centimetrů. „Půjde o první bezdrátový přenos energie ve vesmíru,“ popisuje průlomový experiment Ali Hajimiri z Caltechu.

Na Zemi už se podařilo elektrickou energii pomocí mikrovlnného záření přenést. Názorný experiment zvládli loni v záři v Mnichově odborníci ze společnosti Airbus, finančně ho podpořila agentura ESA. S pomocí solárních panelů byla nejprve vyrobena elektřina, která se přeměnila na mikrovlnné záření a to bylo vysláno k přijímači vzdálenému 36 metrů. Tam se opět proměnilo na elektřinu, která posloužila k osvětlení modelu města.

Povzbudivé výsledky napomohly k rozjezdu evropského programu Solaris. Nyní bude potřeba technologii vyladit tak, aby umožnila přenášet gigawaty elektřiny na vzdálenosti několik tisíc kilometrů. Odborníci se v rámci programu Solaris pokusí omezit energetické ztráty a zajistit bezpečnost provozu celého zařízení. Podle Sanjaye Vijendrana už není vybudování solární elektrárny ve vesmíru sci‑fi.

Nicméně první zmínky o „těžbě“ elektřiny ve vesmíru se objevily v roce 1941 ve vědecko‑fantastické povídce Rozum spisovatele a biochemika Isaaca Asimova. Dva technici a skupina robotů tam pracovali na vesmírné stanici a posílali energii získanou ze Slunce paprskem na zemský povrch.

S reálným plánem na vytvoření solárních elektráren ve vesmíru přišel o necelých 30 let později vědec a inženýr Peter Glaser. Narodil se v židovské rodině v Žatci a po válce natrvalo přesídlil do Spojených států, kde začal  spolupracovat s vesmírnou agenturou NASA. V roce 1968 přišel s koncepcí družicových solárních elektráren a nápad si nechal patentovat. Připravil projekt, který počítal s umístěním sluneční elektrárny na oběžnou dráhu Země, do oblasti nad rovníkem. Zájem o nové zdroje energie posilovala ropná krize. Jenže v té době byly fotovoltaické články ještě málo účinné a stavba elektrárny na oběžné dráze velmi nákladná, takže by se „těžba“ energie ve vesmíru nevyplatila. To se ale nyní začíná měnit.

Vesmírné fotovoltaiky čekají na levné lety

Fotovoltaické panely jsou lehčí, efektivnější a klesly náklady na jejich výrobu. Došlo také k výraznému pokroku v robotické práci v kosmickém prostoru. Díky opakovaně použitelným raketám a dalším inovacím se snížila cena dopravy nákladu na oběžnou dráhu. Nyní klesá pod 2000 dolarů za kilogram. Někdejší expert NASA John Mankins odhaduje, že až se cena sníží na 300 dolarů za kilo, stavba elektrárny ve vesmíru by se vyplatila. Podle Mankinse k tomu dojde zhruba za pět až sedm let.