Kosmické elektrárny: pro a proti

Datum 16.01.2022

Koncept vesmírného přenosu solární ener- gie do vojenských a vzdálených zařízení. Foto: U.S. Naval Research Laboratory

O hrozbě energetické krize se poslední dobou mluví méně než dřív, ale to neznamená, že se vytratila: spotřeba roste, zatímco zásoby fosilních paliv se nezvětšily, problém radioaktivního odpadu z jaderných elektráren zůstává nevyřešen, nepravidelnou produkci alternativních zdrojů stále není jak regulovat a ukládat. Přitom jen pár set kilometrů nad našimi hlavami je nevyčerpatelný, stabilní a věčný zdroj čisté energie, jehož kapacita mnohonásobně přesahuje současné i budoucí potřeby lidstva. Samozřejmě je to Slunce – a princip, jak ho zapřáhnout není žádná věda. Stačí dostat nahoru fotovoltaické panely a zpátky dolů energii, kterou tam vyrobí. V praxi je to ale podstatně složitější.

Na rozdíl od pozemských solárních zdrojů ve vesmíru výkon nesnižuje rozptyl v atmosféře, ani střídání dne a noci, nebo ročních období, ani nepřízeň počasí. Celý kosmický prostor kolem Slunce by vlastně mohl být jednou velkou solární elektrárnou, jak si to představuje i zatím utopická koncepce tzv. Dysonových sfér. Ve vzdálenosti, v jaké naše Země obíhá kolem své mateřské hvězdy, prochází každým čtverečním metrem 1,36 kilowattů (této hodnotě se říká solární konstanta) – a čím blíže ke Slunci, tím je to samozřejmě víc.

Jako obzvlášť vhodné místo pro takovou elektrárnu se jeví tzv. Lagrangeovy body – místa, kde se vyrovnávají účinky gravitace dvou kosmických těles, v tomto případě Země a Slunce (tzv. Lagrangeovy body L1 a L2). Tady by mohlo zařízení zůstat neomezeně dlouho, aniž by spotřebovávalo energii na udržení své polohy. Přitom by neprocházelo stínem Země, jako by tomu většinou bylo na oběžné dráze.

Fotovoltaickými panely jsou běžně vybavovány meziplanetární sondy i kosmické lodě – proč by tedy (při přiměřeně zvětšené ploše) nešlo ve vesmíru vybudovat výkonnou elektrárnu? Myšlenka kosmické elektrárny proto je tak stará jako sama kosmonautika; stačí na vhodnou dráhu dopravit přiměřené množství fotovoltaických panelů, připevnit na dostatečně rozměrné nosníky, doplnit ovládacími jednotkami a výroba energie může začít.

Složitější je vyřešit přenos získané energie na povrch Země. Většina studií předpokládá, že získaný výkon by se měnil na mikrovlnné záření, které by zachycovaly rozměrné antény na povrchu naší planety. Nechyběla ale ani řešení založená na využití laserů nebo jiných metod přenosu. Všechny mají společný problém: na cestě k zemskému povrchu by zabíjely všechno živé, ohrožovaly leteckou dopravu, rušily spoje a možná i poškozovaly magnetosféru nebo ionosféru. A pokud by dopadly jinam, než na přijímací stanice, změnily by se v paprsky smrti, jaké zatím známe jen ze sci-fi. Přitom i nepatrná odchylka vysílací antény by znamenala mnoho kilometrů v cíli. Co by to tam udělalo, můžete vidět ve vaší mikrovlnné troubě. Nemusí to ale způsobit jen technická chyba; ke změně kosmické elektrárny ve zbraň hromadného ničení by stačilo jen pár drobných zásahů do ovládacího softwaru. Zatím to tedy vypadá, že kosmické elektrárny se uplatní spíš při těžbě na asteroidech, nebo u kosmických osad na Měsíci – tedy tam, kde se bude získaná energie přímo spotřebovávat.

Dalším problémem je cena elektrárny a hlavně cena vynesení jejích prvků do vesmíru; i Mezinárodní kosmická stanice, k jejímuž postavení se musely spojit nejvýkonnější ekonomiky světa, je proti ní trpaslík. Jejích 8 solárních panelů bylo na oběžnou dráhu vyneseno při 4 letech raketoplánů, jehož každý start stál miliony dolarů. Přitom celkový výkon je jen okolo 110 kW, zatímco u kosmických elektráren se počítá s gigawatty, takže by musely být přiměřeně větší a dražší. Když už pomineme, že ISS létá jen 400 kilometrů nad Zemí, zatímco Langrangeovy body L1 a L2 se nacházejí ve vzdálenosti 1,5 milionů kilometrů.

Desítky studií kosmických elektráren proto jde brát nanejvýš jen jako jakousi intelektuální rozcvičku. Americké vojenské letectvo ale nedávno udělalo první praktický krok, když tajný robotický raketoplán X-37B vynesl satelit PRAM, což znamená Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module (fotovoltaický anténní modul). Jde o fotovoltaický solární panel velký jako pizza, který umí energii slunečního záření přímo převádět na vysokofrekvenční napětí. Druhá strana panelu funguje jako anténa, která takto získanou energii vysílá v podobě mikrovlnného záření do pozemní stanice. Armáda tak údajně chce vyzkoušet technologii pro zásobování odlehlých základem elektřinou z vesmíru.

“Testujeme funkční prvky technologie, která by jednou mohla umožnit vybudování skutečných elektráren ve vesmíru a přenos jejich výkonu na zemský povrch, ” uvedl Paul Jaffe z Námořní výzkumné laboratoře (NRL), v níž byl PRAM vyvinut.

Kosmické elektrárny zatím nejsou na pořadu dne, technologie se ale rychle vyvíjejí a nástup levnějších opakovaně použitelných kosmických nosičů jejich realizaci přibližuje.

Jan A. Novák

Komentáře k článku (3)

  1. Tento princip přenosu elektrické energie nevymyslela žádná americká armáda, ale Nikola Tesla již před 100 lety. Vzhledem k tomu, že se tento Teslův vynález dostal do rukou šmejdům, tak z toho pro lidstvo stejně nikdy nic dobrého nevzejde. 🙁

    Odpovědět

    1. Vtipný blud a celkem drsná kritika našeho vzdělávacího systému. Nečekal bych, že někdo, kdo je schopen psát gramaticky správně, bude mít takové lapsy ve fyzice.

      Odpovědět

  2. možná bude problém vyrobit tak dlouhou prodlužku. Bude to bezpečnější než smažit megawatty někam na pole

    Odpovědět

Napsat komentář