新資源・新エネルギーの開発は?
353754 雨や曇りでも太陽光エネルギーを活用するなら、宇宙から送ればいい:「宇宙太陽光発電」の研究開発が進行中
 
末廣大地 20/02/14 PM11 【印刷用へ
宇宙空間に太陽光発電の施設を設置し、地球に電力を送り込む──。そんなSFの世界のような技術の研究開発が進められている。地上での小規模な実験が成功し、米国政府による新たな大型調査プロジェクトも進行中だ。中国も宇宙に世界初の太陽光発電ステーションを建設する方針を打ち出すなか、いちばん乗りを競うレースが始まりつつある。

以下「WIRED.JP」(リンク)より引用します。

■ ■ ■

(前略)

いつまでたっても「30年先の技術」だった

「宇宙太陽光発電」という発想は、1940年代の初頭にアイザック・アシモフのSF小説に初めて登場した。以来、この構想の実現に向けて多くの科学者や技術者たちがさまざまな案を発表してきた。空気で膨らませて使うソーラーパネルも、ロボットに発電装置を組み立てさせるアイデアもそのひとつだ。

しかし、基本的な考えは終始一貫している。軌道を周回する巨大な衛星が取り込んだ太陽光のエネルギーを、マイクロ波やレーザーに変えて地球に送り、電力に変換する仕組みだ。宇宙では太陽は決して沈まない。宇宙太陽光発電は、再生可能なエネルギーを地球のどこへでも、昼夜を問わず、雨の日も晴れの日も届けられるシステムなのだ。

核融合エネルギーと同様に宇宙での太陽光発電は、いつまでたっても「30年先の技術」と呼ばれる運命なのだと思われていた。技術トラブルに見舞われ続け、見積りコストは桁外れに高額なままだった。より低価格で効率のいい太陽電池が登場するにつれ、宇宙から太陽エネルギーを送る案は勢いを失っていくように思われた。

しかし、政府の研究機関は挑戦をやめなかった。米航空宇宙局(NASA)はエネルギー省と共同で宇宙太陽光発電の実現可能性に関する一連の調査活動を実施し、1975年にはマイクロ波用の巨大パラボラアンテナを使って30kWの電力を1マイル(約1,600m)先まで飛ばすことに成功した。宇宙太陽光発電では伝送できるエネルギーの量が非常に重要になるが、同種の技術的なデモンストレーションで、このときの実験を超える送電量はまだ実現できていない。

「NASAの実験から45年近く経つというのに、当時の記録がいまだに破られていないという事実がすべてを物語っています」と、ジャッフェは言う。「宇宙太陽光発電は国家的な急務ではなかったことから、関連技術がほとんど進歩していないのです」 

個人で続けられてきた挑戦

物理学者としてNASAに勤務した経験をもち、現在はSolar Space Technologiesのディレクターとして宇宙太陽エネルギーの伝送技術の開発に取り組むジョン・マンキンスは、政府の官僚主義がいかに宇宙太陽光発電の発展を阻んできたかを目の当たりにしてきた。90年代後半、マンキンスはNASAへの報告書のなかで、いまこそ宇宙での太陽光発電を真剣に検討し直すべきだと結論づけ、そのための衛星システムの設計研究プロジェクトを主導した。ところが、有意義な成果がいくつも得られたにもかかわらず、NASAは結局そのプロジェクトを打ち切ってしまった。

マンキンスは2005年にNASAを辞めてコンサルタントに転身したが、宇宙太陽光発電の構想をあきらめることができなかった。小規模ながら宇宙太陽光発電に関する実験を個人的に実施し、11年にはNASAの「革新的先端構想」プログラムから助成金を得るまでになった。
こうして誕生したのが、マンキンスが「世界初の実用的な太陽光発電衛星」と呼ぶ「SPS-ALPHA」である。マンキンスによると、「数千個の小さな部品で大型の太陽発電衛星を組み立てる計画」だという。独自のモジュラー設計で、少なくとも理論上はハードウェアにかかるコストを大幅に削減できるはずだ。

宇宙太陽光発電への米国政府の関心が復活

NRLで宇宙太陽光発電のハードウェアの開発に着手していたジャッフェは、マンキンスの構想に大きな興奮を覚えた。その当時、ジャッフェは一方に小型のソーラーパネルを、もう一方にマイクロ波の伝送装置を設置した「サンドイッチ型モジュール」の開発に取り組んでいた。

この「電子サンドイッチ」は、現実的な宇宙太陽光発電システムの基本要素をすべて備えていた。そしておそらく最も重要なのは、それがモジュール方式だったことである。マンキンスのような発想を取り入れることで、自分の開発もうまくいくかもしれないと彼は考えた。足りないのは、このアイデアを研究室から宇宙空間へと運んでいくための経済的な支えだけだった。

ジャッフェはマンキンスを誘って小さな研究チームをつくり、国防総省のコンペに参加することにした。そこでSPS-ALPHAを使った宇宙太陽光発電の構想を発表しようと考えたのだ。

そして16年、彼らは国防総省幹部らの前でこの構想を披露し、コンペの7つの分野のうち4つで賞を獲得した。ジャッフェとマンキンスのふたりはこのときのことを、宇宙太陽光発電に対する米国政府の関心が復活した決定的な瞬間だったと語っている。

確かにそうだったのかもしれない。19年10月、米空軍研究所は総予算100万ドル(約1億958万円)をかけた太陽光発電衛星のハードウェア開発プログラムを始動すると発表した。軌道上で宇宙太陽光発電の世界初のデモンストレーションを実施するための重要な第一歩だ。

またマンキンスによると、宇宙太陽光発電にまつわる最大の課題がこれで解決できるかもしれないという。その課題とは、一般の人たちに認識を改めてもらうことである。

(後略)
 
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