Енергия от Космоса: Как NASA и Ascent Solar преобразуват бъдещето на енергийния трансфер от космоса

• Слънчева енергия от космоса: Пазарна среда и нововъзникващ търсене
• Напредъци в тънкослойните слънчеви панели и технологиите за предаване на енергия
• Основни играчи и стратегически сътрудничества в енергията от космоса към Земята
• Прогнозирано разширение и инвестиционни възможности в енергийния трансфер от космоса
• Географски горещи точки и политически фактори за инициативите на базата на енергия от космоса
• Иновации от следващото поколение и бъдещето на енергията от космоса към Земята
• Бариера, рискове и стратегически възможности в енергийния трансфер от космоса
• Източници и референции

“Обзор на новините в космоса: Юли 2025 г. Изчерпателен анализ от старши аерокосмичен редактор относно неумолимото разширение на Starlink на SpaceX и важни етапи на Falcon 9. SpaceX продължава да доминира в търговския сектор на стартирането, като констелацията Starlink расте с безпрецедентна скорост.” (източник)

Слънчева енергия от космоса: Пазарна среда и нововъзникващ търсене

Концепцията за слънчева енергия от космоса (SBSP) дълго време обещава революционен скок в производството на чиста енергия, улавяйки слънчева енергия в орбита и предавайки я на Земята. Последните разработки, особено сътрудничеството между NASA и Ascent Solar Technologies, приближават тази визия до реалността. Работата им е насочена към напреднали тънкослойни фотоволтаични панели, проектирани за ефективно производство на енергия и безжично предаване от космоса към приемници на Земята.

През 2023 г. NASA избра Ascent Solar да разработи леки, гъвкави тънкослойни слънчеви панели за инициативите си за предаване на енергия от космоса. Тези панели, изработени от материали CIGS (мед, индиум, галий, селен), предлагат висока ефективност и издръжливост, като в същото време значително намаляват масата на ракетата и разходите в сравнение с традиционните панели от силиций (NASA). Тънкослойната технология е от решаващо значение за SBSP, тъй като всяко спестено килограмово тегло при стартиране се превръща в значителни спестявания и по-голяма мащабируемост.

Пазарната среда за SBSP бързо се развива. Според доклад от 2024 г. на MarketsandMarkets, глобалният пазар на SBSP е проектиран да достигне 4.5 милиарда долара до 2030 г., нарастващ с CAGR от 8.2% от 2024 г. Този растеж се подкрепя от нарастващото търсене на енергия, цели за декарбонизация и необходимостта от устойчиви, независими от мрежата решения за енергия. Регионът Азиатско-тихоокеански, с водещи страни Япония и Китай, извършва значителни инвестиции в изследвания и пилотни проекти SBSP, докато САЩ използват публично-частни партньорства, за да ускорят готовността на технологията.

• Технически етапи: През 2023 г. проектът за слънчева енергия на Caltech (SSPP) успешно демонстрира безжично предаване на енергия в космоса, потвърдявайки осъществимостта на предаване на енергия на Земята (Caltech).
• Нововъзникващо търсене: Националните агенции, отдалечените общности и екипите за реакция при бедствия се определят като ранни приематели, търсещи надеждни, бързо разполагаеми източници на енергия, независими от наземната инфраструктура.
• Предизвикателства: Регулаторните рамки, ефективността на предаване и инфраструктурата за наземни приемници остават пречки, но настоящите научноизследователски и развойни дейности и международното сътрудничество адресират тези проблеми.

Проектът за тънкослойни панели на NASA и Ascent Solar е пример за ускоряваща се инерция в SBSP. Докато техническите бариери падат и търсенето на пазара нараства, предаването на енергия от космоса към Земята е готово да стане трансформативна сила в глобалния енергиен ландшафт.

Напредъци в тънкослойните слънчеви панели и технологиите за предаване на енергия

Последните напредъци в тънкослойните слънчеви панели и технологиите за предаване на енергия бързо трансформират перспективите за слънчева енергия от космоса (SBSP). Значителен етап бе постигнат през 2024 г., когато NASA, в сътрудничество с Ascent Solar Technologies, успешно тестира леки, гъвкави тънкослойни слънчеви панели, проектирани за предаване на енергия от космоса към Земята (NASA). Това партньорство има за цел да адресира критичното предизвикателство на ефективното улавяне на слънчева енергия в космоса и безжичното й предаване на наземни приемници, концепция, която дълго време се счита за потенциална революция за глобалното енергийно снабдяване.

Тънкослойните панели на Ascent Solar използват технологията CIGS (мед, индиум, галий, селен), която предлага висока ефективност (до 17.8% в лабораторни условия) и изключителна гъвкавост в сравнение с традиционните панели от силиций (Ascent Solar). Тези панели са ултралеки—по-малко от 1 килограм на квадратен метър—което ги прави идеални за космическо внедряване, където масата на стартиране е критично ограничение. През 2023 г. Ascent Solar предостави прототип на панел с мощност 200 вата на NASA за интеграция в експериментите на агенцията с предаване на енергия от космоса (NASA News).

Ядрото на процеса на предаване на енергия включва преобразуването на събраната слънчева енергия в микровълни или лазерни лъчи, които след това се предават на наземни ректенни (ректфикационни антени), които преобразуват енергията обратно в електричество. В последни тестове NASA демонстрира безопасно и ефективно предаване на 1.6 киловата мощност на разстояние от 1 километър, използвайки технология за предаване с микровълни, с ефективности на преобразуване, надвишаващи 40% и в двата края (NASA Power Beaming Demo).

• Мащабируемост: Тънкослойните панели могат да се произвеждат в големи листове, позволявайки изграждането на многомегаватови слънчеви ферми в космоса.
• Издръжливост: Тънкослойните CIGS панели са устойчиви на радиация и температурни крайности, което е от решаващо значение за дългосрочни космически операции.
• Намаляване на разходите: Леката природа на тънкослойните панели значително намалява разходите за стартиране и внедряване.

С тези напредъци NASA и Ascent Solar поставят основите за първите практични демонстрации на непрекъсната, възобновяема енергия, предадена от космоса на Земята. Ако се разшири, тази технология може да осигури надежден източник на енергия 24/7, независим от времето или дневната светлина, и да играе важна роля в глобалния преход към чиста енергия (IEA Renewables 2023).

Основни играчи и стратегически сътрудничества в енергията от космоса към Земята

Стремежът към слънчева енергия от космоса (SBSP) се ускори през последните години, с NASA и частни иноватори като Ascent Solar Technologies в челните редици. Тяхното сътрудничество е ключово развитие в стремежа да се предава енергия от орбита до Земята, като се използва напреднала тънкослойна фотоволтаична (PV) технология, за да се направи предаването на енергия от космоса към Земята по-осъществимо и ефективно.

Ролята и визията на NASA

• NASA дълго време подкрепя SBSP като потенциално решение на глобалните енергийни предизвикателства, финансирайки изследвания и демонстрационни проекти чрез своята Дирекция за мисии на космическите технологии (NASA).
• През 2023 г. NASA предостави на Ascent Solar договор по програмата за иновации на малките предприятия (SBIR), за да разработи леки, гъвкави слънчеви панели, оптимизирани за космическо внедряване (NASA Press Release).

Пробивът на тънкослойните панели на Ascent Solar

• Ascent Solar се специализира в тънкослойната PV технология CIGS (мед, индиум, галий, селен), която предлага високи отношения мощност-тегло и гъвкавост—критични за космически приложения (Ascent Solar).
• Новите им модули постигат ефективности над 15% и могат да се свиват или сгъват за компактен транспортирането, след което да се разгъват в орбита, за да максимизират улавянето на енергия (PV Tech).

Стратегическо сътрудничество: Подготовка за предаване на енергия

• Партньорството между NASA и Ascent Solar има за цел да интегрира тези тънкослойни панели в прототипни SBSP системи, които ще събират слънчева енергия в космоса и ще я преобразуват в микровълни или лазери за предаване на наземни приемници.
• Последни лабораторни демонстрации показаха успешна безжична предаване на енергия на кратки разстояния, с планове за разширяване до орбитални тестове до 2027 г. (Space.com).
• Това сътрудничество е част от по-широка тенденция, с други агенции като Министерството на отбраната на САЩ и международни партньори, които също инвестират в изследвания SBSP (Министерството на отбраната на САЩ).

Докато технологията зрее, алиансът между NASA и Ascent Solar е готов да играе определяща роля в комерсиализацията на енергията от космоса към Земята, потенциално трансформирайки глобалния енергиен сектор и напредвайки визията за чиста, непрекъсната енергия от космоса.

Прогнозирано разширение и инвестиционни възможности в енергийния трансфер от космоса

Сътрудничеството между NASA и Ascent Solar Technologies отбелязва ключов момент в еволюцията на слънчевата енергия от космоса (SBSP), особено в контекста на предаване на енергия от орбита до Земята. Ултралеките, гъвкави тънкослойни фотоволтаични панели на Ascent Solar се разработват за инициативите на NASA за предаване на енергия от космоса, целейки да демонстрират осъществимостта на улавяне на слънчевата енергия в космоса и безжичното й предаване на наземни приемници. Тази технология може да революционизира глобалните енергийни пазари, предоставяйки непрекъсната енергия, независима от времето, адресирайки както енергийната сигурност, така и устойчивостта.

Последните напредъци ускориха времевата линия за практически демонстрации. През 2023 г. NASA избра Ascent Solar да разработи тънкослойни слънчеви панели от следващо поколение за експериментите по предаване на енергия в космоса, използвайки притежаваната от компанията CIGS (мед, индиум, галий, селен) технология (NASA). Тези панели са проектирани да бъдат много ефективни, леки и да могат да издържат на суровите условия в космоса, правейки ги идеални за внедряване на спътници и орбитални платформи.

Глобалният пазар на SBSP се очаква да нарасне значително, с оценки, които подсказват, че той може да достигне 15.3 милиарда долара до 2032 г., разширявайки се с CAGR от 8.2% от 2023 г. (Precedence Research). Успешната демонстрация на предаване на енергия от космоса към Земята ще отключи значителни инвестиционни възможности в различни сектори:

• Производство на спътници: Очаква се да се увеличи търсенето на напреднали слънчеви панели и модули за предаване на енергия, което ще се отрази на компаниите, специализирани в леки, високоефективни фотоволтаици.
• Наземна инфраструктура: Развитието на ректенни (ректфикационни антени) и системи за съхранение на енергия за получаване и разпределение на предадената енергия ще изисква значителни капитали.
• Енергийни комунални услуги: Комуналните компании могат да инвестират в SBSP като средство за диверсифициране на енергийни портфейли и увеличаване на устойчивостта на мрежата, особено в отдалечени или уязвими райони.
• Рисков капитал и частни инвестиции: Ранно финансиране се насочва към стартъпи SBSP, с значителни инвестиции през 2023 и 2024 г., насочващи се към компании, разработващи технологии за безжично предаване на енергия и орбитално сглобяване (SpaceNews).

Докато NASA и Ascent Solar напредват в проекта за тънкослойни панели, сцената е подготвена за нова ера на чиста енергия. Слиянието на публични и частни инвестиции, в допълнение към бързия напредък в технологията, поставя предаването на енергия от космоса към Земята като трансформативна възможност за глобалния енергиен сектор.

Географски горещи точки и политически фактори за инициативите на базата на енергия от космоса

Стремежът към слънчева енергия от космоса (SBSP) набира значителна инерция, със съвпадение на географски и политически фактори, ускоряващи иновацията. Значителен етап е сътрудничеството между NASA и Ascent Solar Technologies, което има за цел да демонстрира осъществимостта на предаването на слънчева енергия от космоса на Земята, използвайки напреднали тънкослойни фотоволтаични панели. Тази инициатива е част от по-широка тенденция, тъй като нациите и агенциите признават потенциала на SBSP да предоставят чиста, непрекъсната енергия и да разрешат проблемите на енергийната сигурност на Земята.

• Съединените щати: САЩ се утвърдиха като лидер в изследванията на SBSP, с програмата Artemis на NASA и Министерството на отбраната, които изследват орбиталното предаване на енергия за цивилни и военни приложения. Проектът NASA × Ascent Solar използва леки, гъвкави тънкослойни слънчеви панели, които са критични за намаляване на разходите при стартиране и увеличаване на ефективността на улавяне на енергия в орбита (NASA).
• Япония: Министерството на икономиката, търговията и индустрията на Япония е поставило амбициозни цели за SBSP, стремейки се към демонстрация на предаване на микровълнова енергия от космоса към Земята до средата на 2020-те години. Програмата на страната за слънчеви енергийни системи (SSPS) е глобален лидер, с партньорства между правителството и индустрията, които ускоряват напредъка.
• Европа: Европейската космическа агенция (ESA) стартира инициативата Solaris през 2022 г. за оценка на осъществимостта на SBSP за прехода на континента към енергия. Програмата Solaris оценява политическите структури, техническите предизвикателства и възможностите за международно сътрудничество.
• Китай: Китай обяви планове да изгради станция за слънчева енергия от космоса до 2028 г., с цел предаване на енергия към наземни станции чрез микровълни или лазер. Това е в съответствие с по-широката стратегия на Китай да води в областта на възобновяемата енергия и космическите технологии.

Политическите фактори включват мандати за декарбонизация, енергийна сигурност и необходимост от устойчива инфраструктура. Демонстрацията на NASA × Ascent Solar е ключова стъпка, показваща как публично-частните партньорства и международната конкуренция оформят бъдещето на предаването на енергия от космоса към Земята. Докато тези проекти напредват, регулаторните структури и трансграничното сътрудничество ще бъдат от съществено значение за адресиране на разпределението на честотите, безопасността и въздействията върху околната среда (IEA).

Иновации от следващото поколение и бъдещето на енергията от космоса към Земята

Стремежът към слънчева енергия от космоса (SBSP) се ускори през последните години, с NASA и частни партньори като Ascent Solar Technologies, които водят напредъка в иновациите от следващото поколение. Основната концепция включва улов на слънчева енергия в орбита—където светлината е постоянна и не филтрирана от атмосферата—и безжично предаване на Земята, потенциално революционизиращ глобалното енергийно снабдяване.

През 2023 г. NASA избра Ascent Solar да разработи напреднали тънкослойни фотоволтаични (PV) панели за инициативите по предаване на енергия от космоса към Земята. Леките, гъвкави CIGS (мед, индиум, галий, селен) слънчеви модули на Ascent са проектирани да максимизират съотношението мощност-тегло, което е критичен фактор за икономични стартирания и голям мащаб космическо внедряване (NASA). Тези панели могат да бъдат сгънати за компактно съхранение и след това разгънати в космоса, позволявайки изграждането на километрови слънчеви ферми в орбита.

Следващата стъпка е безжичното предаване на енергия. Пътната карта на NASA включва използването на микровълнови или лазерни лъчи за изпращане на събраната енергия към наземни приемници, известни като ректенни. Последните лабораторни демонстрации постигнаха ефективности на предаване от 40–50% на кратки разстояния, а през 2023 г. експериментът PRAM-FX на Военноморската изследователска лаборатория на САЩ на борда на космическия самолет X-37B успешно преобразува слънчева енергия в микровълни в орбита, маркирайки значим етап.

• Мащабируемост: Технологията на тънкослойните панели на Ascent Solar позволява модулни, мащабируеми панели, потенциално генериращи гига ватове енергия в бъдеще (Ascent Solar).
• Намаляване на разходите: Леката природа на тънкослойните PV намалява разходите за стартиране, което е основна пречка за осъществимостта на SBSP.
• Непрекъсната енергия: Слънчевите панели в космоса могат да предоставят непрекъсната енергия, за разлика от наземните слънчеви ферми, които са засегнати от времето и тъмнината.

Оглеждайки се напред, NASA и неговите партньори целят демонстрации на предаване на енергия в орбита в следващите пет години. Министерството на отбраната на САЩ и международните агенции също инвестират в SBSP, признавайки потенциала му за енергийна сигурност и устойчивост при бедствия (Министерството на енергетиката на САЩ). Въпреки че техническите и регулаторните предизвикателства остават, сътрудничеството между NASA и Ascent Solar поставя основите за нова ера на чиста, произхождаща от космоса енергия за Земята.

Бариера, рискове и стратегически възможности в енергийния трансфер от космоса

Концепцията за предаване на слънчева енергия от космоса на Земята—известна като слънчева енергия от космоса (SBSP)—отдавна е примамливо решение на глобалните енергийни нужди. Последните разработки, особено сътрудничеството между NASA и Ascent Solar Technologies, приближават тази визия до реалността. Работата им по тънкослойните фотоволтаични панели е значителна стъпка към практическото предаване на енергия от космоса към Земята, но пътят напред е определен от технически, регулаторни и икономически предизвикателства, както и стратегически възможности.

• Технически бариери и рискове:
  • Ефективност и издръжливост: Тънкослойните панели на Ascent Solar, които използват леки, гъвкави материали, са проектирани да максимизират съотношението мощност-тегло—критично за космическо внедряване (NASA). Въпреки това, тези материали трябва да издържат на тежките условия в космоса, включително радиация, температурни крайности и удари от микрометеорити, което може да влоши производителността с времето.
  • Безжично предаване на енергия: Преобразуването на слънчева енергия в микровълни или лазери за предаване на Земята, а след това обратно в електричество, включва значителни загуби на енергия. Текущите ефективности на предаване на микровълни са около 40–50%, а системите, основаващи се на лазер, се сблъскват с атмосферна затихналост и безопасност (Nature Energy).
  • Наземна инфраструктура: Приемните станции, или ректенни, изискват големи площи земя и трябва да бъдат разположени, за да минимизират рисковете за околната среда и общественото здраве.
• Регулаторни и безопасностни рискове:
  • Разпределение на честотите: Предаването на енергия чрез микровълни или лазери изисква международна координация, за да се избегне смущение в комуникациите и да се осигури безопасност (ITU).
  • Геополитически тревоги: Двуфункционалната природа на високопроизводствени технологии за предаване повдига въпроси за сигурност и възможна военизация, което изисква строг надзор.
• Стратегически възможности:
  • 24/7 Възобновяема енергия: Системите в космоса могат постоянно да събират слънчева енергия, без влияние от времето или нощта, предлагайки стабилен, управляван източник на възобновяема енергия.
  • Реакция при бедствия и отдалечена енергия: Бързото внедряване на предадена енергия може да подкрепи зони след бедствия или отдалечени места, където мрежовата инфраструктура липсва.
  • Комерсиално и международно сътрудничество: Напредъкът на NASA и Ascent Solar може да катализира публично-частни партньорства и международни консорциуми, ускорявайки комерсиализацията и намаляването на разходите (Energy Manager Today).

Докато проектът на NASA × Ascent Solar за тънкослойни панели е значим етап, преодоляването на техническите, регулаторните и икономическите бариери ще изисква дългосрочни инвестиции и глобално сътрудничество. Потенциалните награди—чиста, непрекъсната и мащабируема енергийна доставка—правят това стратегическа граница за следващите десетилетия.

Източници и референции

• Предаване на енергията: NASA × Ascent Solar’s Thin-Film Array поставя основите за предаване на енергия от космоса към Земята
• NASA
• MarketsandMarkets
• Caltech
• IEA
• PV Tech
• Space.com
• Precedence Research
• SpaceNews
• Solaris
• станция за слънчева енергия от космоса до 2028 г.
• Nature Energy
• ITU