Энергия из космоса: Как NASA и Ascent Solar преобразуют будущее передачи энергии из космоса

• Энергия солнца из космоса: рыночный ландшафт и появляющийся спрос
• Достижения в области тонкопленочных солнечных панелей и технологий передачи энергии
• Ключевые игроки и стратегические сотрудничества в передаче энергии из космоса на Землю
• Прогнозируемое расширение и инвестиционные возможности в передаче космической энергии
• Географические горячие точки и политические стимулы для инициатив по энергетике из космоса
• Инновации следующего поколения и путь вперед для передачи энергии из космоса на Землю
• Препятствия, риски и стратегические возможности в передаче энергии из космоса
• Источники и ссылки

“Обзор новостей космоса: Июль 2025 года. Исчерпывающий анализ старшего редактора по аэронавтике о неустанном расширении Starlink и достижениях Falcon 9. SpaceX продолжает доминировать на коммерческом рынке запусков, а ее созвездие Starlink растет беспрецедентными темпами.” (источник)

Энергия солнца из космоса: рыночный ландшафт и появляющийся спрос

Концепция солнечной энергии из космоса (SBSP) долгое время обещала революционный шаг в чистом производстве энергии, захватывая солнечную энергию на орбите и передавая ее на Землю. Недавние события, особенно сотрудничество между NASA и Ascent Solar Technologies, приближают эту мечту к реальности. Их работа сосредоточена на современных тонкопленочных фотоэлектрических модулях, предназначенных для эффективного производства энергии и беспроводной передачи из космоса к наземным приемникам.

В 2023 году NASA выбрала Ascent Solar для разработки легких, гибких тонкопленочных солнечных панелей для своих инициатив по беспроводной передаче энергии из космоса. Эти панели, изготовленные из материалов CIGS (медный индий галлиевый селенид), предлагают высокую эффективность и долговечность, значительно сокращая массу и стоимость запусков по сравнению с традиционными кремниевыми панелями (NASA). Технология тонких пленок имеет решающее значение для SBSP, поскольку каждые сэкономленные килограммы в весе запуска ведут к значительной экономии затрат и большей масштабируемости.

Рыночный ландшафт SBSP быстро развивается. Согласно отчету 2024 года от MarketsandMarkets, глобальный рынок SBSP прогнозируется на уровне $4.5 миллиардов к 2030 году, с CAGR 8.2% с 2024 года. Этот рост обусловлен растущим спросом на энергию, целями декарбонизации и необходимостью устойчивых решений для автономного энергоснабжения. Азиатско-Тихоокеанский регион, возглавляемый Японией и Китаем, активно инвестирует в исследования SBSP и пилотные проекты, в то время как США используют государственно-частные партнерства для ускорения готовности технологий.

• Технические достижения: В 2023 году проект Caltech Space Solar Power (SSPP) успешно продемонстрировал беспроводную передачу энергии в космосе, подтвердив осуществимость передачи энергии на Землю (Caltech).
• Появляющийся спрос: Оборонные учреждения, удаленные сообщества и команды реагирования на чрезвычайные ситуации выявлены как ранние адоптеры, ищущие надежные, быстроразвертываемые источники энергии, независимые от наземной инфраструктуры.
• Проблемы: Регуляторные рамки, эффективность передачи и инфраструктура наземных приемников остаются препятствиями, но продолжающиеся НИОКР и международное сотрудничество решают эти вопросы.

Проект NASA и Ascent Solar с тонкопленочной панелью является примером ускоряющегося импульса в сфере SBSP. Поскольку технические барьеры падают, а спрос на рынке растет, передача энергии из космоса на Землю готова стать трансформационной силой в глобальной энергетической области.

Достижения в области тонкопленочных солнечных панелей и технологий передачи энергии

Недавние достижения в области тонкопленочных солнечных панелей и технологий передачи энергии быстро преобразуют перспективы солнечной энергии из космоса (SBSP). Заметный рубеж был достигнут в 2024 году, когда NASA, в сотрудничестве с Ascent Solar Technologies, успешно протестировала легкий, гибкий тонкопленочный солнечный массив, предназначенный для передачи энергии из космоса на Землю (NASA). Это партнерство нацелено на решение важной задачи эффективного захвата солнечной энергии в космосе и беспроводной передачи ее на наземные приемники, концепция, которая долго считалась потенциальным изменением игры для глобального энергоснабжения.

Тонкопленочные массивы Ascent Solar используют технологию CIGS (медный индий галлиевый селенид), которая предлагает высокую эффективность (до 17.8% в лабораторных условиях) и исключительную гибкость по сравнению с традиционными кремниевыми панелями (Ascent Solar). Эти массивы ультралегкие — менее 1 килограмма на квадратный метр, что делает их идеальными для космического развертывания, где масса запуска является критическим ограничением. В 2023 году Ascent Solar поставила 200-ваттный прототип массива в NASA для интеграции в эксперименты агентства по беспроводной передаче энергии (NASA News).

Суть процесса передачи энергии включает преобразование собранной солнечной энергии в микроволны или лазерные лучи, которые затем передаются на наземные ректенны (ректирующие антенны), преобразующие энергию обратно в электричество. В недавних испытаниях NASA продемонстрировала безопасную и эффективную передачу 1.6 киловатта энергии на расстоянии 1 километра с использованием микроволновой передачи, с эффективностью преобразования более 40% на обоих концах (NASA Power Beaming Demo).

• Масштабируемость: Тонкопленочные массивы могут быть изготовлены в больших листах, что позволяет строить многомегаваттные солнечные фермы в космосе.
• Долговечность: Тонкие пленки CIGS устойчивы к радиации и экстремальным температурам, что критично для долгосрочных операций в космосе.
• Снижение стоимости: Легкий характер тонкопленочных массивов значительно снижает стоимость запуска и развертывания.

С этими достижениями NASA и Ascent Solar закладывают основу для первых практических демонстраций непрерывной, возобновляемой энергии, передаваемой из космоса на Землю. В случае масштабирования эта технология может обеспечить надежный источник энергии 24/7, независимый от погодных условий или светового дня, и сыграть ключевую роль в глобальном переходе к чистой энергии (IEA Renewables 2023).

Ключевые игроки и стратегические сотрудничества в передаче энергии из космоса на Землю

Достижение солнечной энергии из космоса (SBSP) ускорилось в последние годы, с NASA и частными новаторами, такими как Ascent Solar Technologies, находящимися в авангарде. Их сотрудничество представляет собой важное событие в стремлении передать энергию с орбиты на Землю, используя современные технологии тонкопленочных фотоэлектрических (PV) систем, чтобы сделать передачу энергии из космоса на Землю более целесообразной и эффективной.

Роль и видение NASA

• NASA давно поддерживает SBSP как потенциальное решение глобальных энергетических проблем, финансируя исследования и демонстрационные проекты через свой Космический технологический миссионный директорат (NASA).
• В 2023 году NASA присудила Ascent Solar контракт в рамках своей программы НИОКР для малых предприятий (SBIR) на разработку легких, гибких солнечных массивов, оптимизированных для космического развертывания (NASA Press Release).

Прорыв Ascent Solar в тонкопленочной технологии

• Ascent Solar специализируется на технологии тонкопленочных PV на основе CIGS (медный индий галлиевый селенид), которая предлагает высокие показатели мощности и веса и гибкость, критическую для космических приложений (Ascent Solar).
• Их последние модули достигают эффективности свыше 15% и могут быть свернуты или сложены для компактного запуска, а затем развернуты на орбите для максимизации захвата энергии (PV Tech).

Стратегическое сотрудничество: подготовка к передаче энергии

• Партнерство NASA × Ascent Solar нацелено на интеграцию этих тонкопленочных массивов в прототипы систем SBSP, которые будут собирать солнечную энергию в космосе и преобразовывать ее в микроволны или лазеры для передачи наземным приемникам.
• Недавние лабораторные демонстрации показали успешную беспроводную передачу энергии на короткие расстояния, с планами масштабирования до орбитальных испытаний к 2027 году (Space.com).
• Это сотрудничество является частью более широкой тенденции, с другими агентствами, такими как Министерство обороны США и международные партнеры, также инвестирующими в исследования SBSP (Министерство обороны США).

Поскольку технологии развиваются, альянс NASA × Ascent Solar готов сыграть определяющую роль в коммерциализации передачи энергии из космоса на Землю, потенциально преобразуя глобальный энергетический ландшафт и продвигая видение чистой, непрерывной энергии из космоса.

Прогнозируемое расширение и инвестиционные возможности в передаче космической энергии

Сотрудничество между NASA и Ascent Solar Technologies знаменует собой важный момент в эволюции солнечной энергии из космоса (SBSP), особенно в контексте передачи энергии с орбиты на Землю. Ультралегкие, гибкие тонкопленочные фотоэлектрические массивы Ascent Solar разрабатываются для инициатив NASA по передаче космической энергии, направленной на демонстрацию осуществимости сбора солнечной энергии в космосе и беспроводной передачи ее на наземные приемники. Эта технология может произвести революцию на глобальных энергетических рынках, обеспечивая непрерывную, независимую от погоды энергию, решая как проблемы энергетической безопасности, так и устойчивости.

Недавние достижения ускорили сроки для практических демонстраций. В 2023 году NASA выбрала Ascent Solar для разработки солнечных массивов следующего поколения для своих экспериментов по беспроводной передаче энергии, используя запатентованную технологию CIGS (медный индий галлиевый селенид) компании (NASA). Эти массивы спроектированы так, чтобы быть высокоэффективными, легкими и способными выдерживать суровые условия космоса, что делает их идеальными для развертывания на спутниках и орбитальных платформах.

Глобальный рынок SBSP прогнозируется на значительный рост, с оценками, что он может достичь $15.3 миллиардов к 2032 году, расширяясь при CAGR 8.2% с 2023 года (Precedence Research). Успешная демонстрация передачи энергии из космоса на Землю откроет значительные инвестиционные возможности во многих секторах:

• Производство спутников: Ожидается резкий рост спроса на продвинутые солнечные массивы и модули передачи энергии, что принесет выгоду компаниям, специализирующимся на легких, высокоэффективных фотоэлектрических системах.
• Наземная инфраструктура: Разработка ректенн (ректирующих антенн) и систем хранения энергии для приема и распределения переданной энергии потребует значительных капитальных вложений.
• Энергетические компании: Энергетические компании могут инвестировать в SBSP как средство диверсификации своих энергетических портфелей и повышения устойчивости сетей, особенно в удаленных или подверженных бедствиям регионах.
• Венчурный капитал и частные инвестиции: Финансирование на ранних стадиях поступает в стартапы SBSP, причем заметные инвестиции в 2023 и 2024 годах нацеливаются на компании, разрабатывающие технологии беспроводной передачи энергии и орбитальной сборки (SpaceNews).

По мере того как NASA и Ascent Solar продвигают свой проект тонкопленочной панели, готовится новая эра чистой энергии. Конвергенция государственных и частных инвестиций в сочетании с быстрым технологическим прогрессом ставит передачу энергии из космоса на Землю в число трансформационных возможностей для глобального энергетического ландшафта.

Географические горячие точки и политические стимулы для инициатив по энергетике из космоса

Достижение солнечной энергии из космоса (SBSP) значительно ускорилось, географические и политические факторы способствуют ускорению инноваций. Заметным событием является сотрудничество между NASA и Ascent Solar Technologies, которое нацелено на демонстрацию осуществимости передачи солнечной энергии из космоса на Землю с помощью современных тонкопленочных фотоэлектрических массивов. Эта инициатива является частью более широкой тенденции, так как страны и агентства осознают потенциал SBSP в обеспечении чистой, непрерывной энергии и решении проблем энергетической безопасности на Земле.

• США: США стали лидером в исследовании SBSP, с программой Artemis от NASA и Министерством обороны, исследующими передачу энергии на орбите как для гражданских, так и для военных целей. Проект NASA × Ascent Solar использует легкие, гибкие тонкопленочные солнечные массивы, что критично для снижения затрат на запуск и увеличения эффективности захвата энергии на орбите (NASA).
• Япония: Министерство экономики, торговли и промышленности Японии установило амбициозные цели для SBSP, стремясь продемонстрировать передачу энергии с орбиты на Землю с помощью микроволн к середине 2020-х. Программа солнечной энергии в космосе (SSPS) страны является глобальным лидером, и государственные и промышленные партнерства способствуют быстрому прогрессу.
• Европа: Европейское космическое агентство (ESA) запустило инициативу Solaris в 2022 году, чтобы оценить жизнеспособность SBSP для энергетического перехода континента. Программа Solaris оценивает регуляторные рамки, технические проблемы и возможности международного сотрудничества.
• Китай: Китай объявил о планах построить солнечную электростанцию в космосе к 2028 году, с целью передачи энергии на наземные станции с помощью микроволн или лазеров. Это согласуется с более широкой стратегией Китая занять лидерство в области возобновляемой energy и космических технологий.

Политические драйверы включают мандаты по декарбонизации, энергетическую безопасность и необходимость устойчивой инфраструктуры. Демонстрация проекта NASA × Ascent Solar является ключевым шагом, демонстрирующим, как государственно-частные партнерства и международная конкуренция формируют будущее передачи энергии из космоса на Землю. Поскольку эти проекты развиваются, регуляторные рамки и трансграничное сотрудничество будут необходимы для решения вопросов распределения спектра, безопасности и экологических последствий (IEA).

Инновации следующего поколения и путь вперед для передачи энергии из космоса на Землю

Достижение солнечной энергии из космоса (SBSP) ускорилось в последние годы, с NASA и частными партнерами, такими как Ascent Solar Technologies, находящимися в авангарде инноваций следующего поколения. Основная концепция включает в себя захват солнечной энергии на орбите — где солнечный свет постоянен и не фильтруется атмосферой — и беспроводную передачу ее на Землю, потенциально революционизируя глобальное энергоснабжение.

В 2023 году NASA выбрала Ascent Solar для разработки продвинутых тонкопленочных фотоэлектрических (PV) массивов для своих инициатив по передаче энергии из космоса на Землю. Легкие, гибкие модули CIGS (медный индий галлиевый селенид) Ascent предназначены для максимизации соотношения мощности и веса, что является критическим фактором для экономически эффективных запусков и масштабного развертывания на орбите (NASA). Эти массивы могут быть сложены для компактного хранения и затем развернуты в космосе, что позволяет строить солнечные фермы на километровых масштабах на орбите.

Следующий шаг — это беспроводная передача энергии. Дорожная карта NASA включает использование микроволн или лазерных лучей для отправки собранной энергии на наземные приемники, известные как ректенны. Недавние лабораторные демонстрации достигли эффективностей передачи 40–50% на коротких расстояниях, а в 2023 году эксперимент PRAM-FX от Военно-морской исследовательской лаборатории США на борту космоплана X-37B успешно преобразовал солнечную энергию в микроволны на орбите, что стало значительным достижением.

• Масштабируемость: Технология тонкопленок Ascent Solar позволяет создавать модульные, масштабируемые массивы, потенциально способные генерировать гига watts энергии в будущем (Ascent Solar).
• Снижение стоимости: Легкий характер тонкопленочных PV снижает затраты на запуск, что является основным препятствием для жизнеспособности SBSP.
• Непрерывная энергия: Солнечные массивы в космосе могут обеспечивать непрерывную энергию, в отличие от наземных солнечных ферм, которые подвержены влиянию погоды и ночи.

Смотря в будущее, NASA и ее партнеры нацелены на проведение демонстраций передачи энергии с конца до конца на орбите в течение следующих пяти лет. Министерство обороны США и международные агентства также инвестируют в SBSP, признавая его потенциал для обеспечения энергетической безопасности и устойчивости к бедствиям (Министерство энергетики США). Хотя технические и регуляторные задачи остаются, сотрудничество между NASA и Ascent Solar закладывает основу для новой эры чистой энергии, получаемой из космоса для Земли.

Препятствия, риски и стратегические возможности в передаче энергии из космоса

Концепция передачи солнечной энергии из космоса на Землю — известная как солнечная энергия из космоса (SBSP) — долгое время являет собой заманчивое решение глобальных энергетических потребностей. Недавние события, особенно сотрудничество между NASA и Ascent Solar Technologies, приближают эту мечту к реальности. Их работа над тонкопленочными фотоэлектрическими массивами является значительным шагом к практической передаче энергии из космоса на Землю, однако путь вперед отмечен техническими, регуляторными и экономическими вызовами, а также стратегическими возможностями.

• Технические барьеры и риски:
  • Эффективность и долговечность: Тонкопленочные массивы Ascent Solar, использующие легкие, гибкие материалы, предназначены для максимизации соотношения мощности и веса, что критично для развертывания в космосе (NASA). Тем не менее, эти материалы должны выдерживать жесткие условия в космосе, включая радиацию, экстремальные температуры и микрометеоритные удары, что может негативно сказаться на их характеристиках с течением времени.
  • Беспроводная передача энергии: Преобразование солнечной энергии в микроволны или лазеры для передачи на Землю, а затем обратно в электричество, связано с значительными энергетическими потерями. Текущие показатели эффективности микроволновой передачи составляют около 40–50%, а лазерные системы сталкиваются с атмосферным ослаблением и проблемами безопасности (Nature Energy).
  • Наземная инфраструктура: Станции приема, или ректенны, требуют больших земельных площадей и должны располагаться так, чтобы минимизировать экологические и риски для здоровья населения.
• Регуляторные риски и риски безопасности:
  • Распределение спектра: Передача энергии с помощью микроволн или лазеров требует международной координации, чтобы избежать помех в связи и обеспечить безопасность (ITU).
  • Геополитические опасения: Двунаправленный характер технологии высокой мощности вызывает вопросы безопасности и потенциальной милитаризации, что требует надежного надзора.
• Стратегические возможности:
  • 24/7 возобновляемая энергия: Солнечные массивы в космосе могут постоянно собирать солнечную энергию, не подверженные влиянию погоды или ночи, предлагая стабильный, управляемый источник возобновляемой энергии.
  • Ответ на бедствия и удаленная энергия: Быстрая передача энергии может поддержать зоны бедствий или удаленные места, где отсутствует инфраструктура электросетей.
  • Коммерческое и международное сотрудничество: Прогресс NASA и Ascent Solar может стимулировать государственно-частные партнерства и международные консорциумы, ускоряя коммерциализацию и снижение затрат (Energy Manager Today).

Хотя проект NASA × Ascent Solar с тонкопленочными массивами является важной вехой, преодоление технических, регуляторных и экономических барьеров требует долгосрочных инвестиций и глобального сотрудничества. Потенциальные выгоды — чистое, постоянное и масштабируемое энергетическое снабжение — делают это стратегической границей на предстоящие десятилетия.

Источники и ссылки

• Передача энергии: проект NASA × Ascent Solar и основание для передачи энергии из космоса на Землю
• NASA
• MarketsandMarkets
• Caltech
• IEA
• PV Tech
• Space.com
• Precedence Research
• SpaceNews
• Solaris
• солнечная электростанция в космосе к 2028 году
• Nature Energy
• ITU