Енергія з Космосу: Як NASA та Ascent Solar’s Тонкотонкі Модулі Формують Майбутнє Енергонепередачі з Космосу

• Сонячна енергія з космосу: Ринковий ландшафт та новий попит
• Досягнення в тонкотонких сонячних модулях та технологіях передачі енергії
• Ключові гравці та стратегічні співпраці в енергії з космосу на Землю
• Прогнози розширення та інвестиційні можливості в космічній передачі енергії
• Географічні гарячі точки та політичні фактори для ініціатив підсистеми енергії з космосу
• Інновації наступного покоління та шлях вперед для енергії з космосу на Землю
• Перешкоди, ризики та стратегічні можливості в енергетичній передачі з космосу
• Джерела та Посилання

“Огляд новин про космос: Липень 2025 Старший редактор аерокосмічної галузі детально проаналізував невпинне розширення Starlink від SpaceX та етапи Falcon 9 SpaceX продовжує домінувати на ринку комерційних запусків, а його констеляція Starlink зростає шаленими темпами.” (джерело)

Сонячна енергія з космосу: Ринковий ландшафт та новий попит

Концепція сонячної енергії з космосу (SBSP) вже довгий час обіцяє революційний стрибок у виробництві чистої енергії, захоплюючи сонячну енергію на орбіті та передаючи її на Землю. Останні розробки, зокрема співпраця між NASA та Ascent Solar Technologies, наближають це бачення до реальності. Їхня робота зосереджена на вдосконалених тонкотонких фотогальванічних масивах, розроблених для ефективного виробництва енергії та бездротової передачі з космосу до наземних приймачів.

У 2023 році NASA обрала Ascent Solar для розробки легких, гнучких тонкотонких сонячних масивів для проектів з передачі енергії з космосу. Ці масиви, виготовлені з матеріалів CIGS (мідь, індій, галій, селен), пропонують високу ефективність і витривалість, при цьому значно зменшуючи масу при запуску та витрати порівняно з традиційними кремнієвими панелями (NASA). Технологія тонкотонких матеріалів є вирішальною для SBSP, оскільки кожен кілограм, заощаджений у вазі при запуску, призводить до значних фінансових заощаджень і більшої масштабованості.

Ринкова ситуація для SBSP швидко розвивається. Згідно з доповіддю 2024 року від MarketsandMarkets, світовий ринок SBSP прогнозують досягти 4.5 мільярдів доларів до 2030 року, зростаючи на 8.2% щорічно з 2024 року. Це зростання зумовлене зростаючим попитом на енергію, цілями декарбонізації та потребою в стійких, поза­мережевих енергетичних рішеннях. Регіон Азійсько-Тихоокеанський, очолюваний Японією та Китаєм, значно інвестує в дослідження SBSP та пілотні проекти, тоді як США використовують державні та приватні партнерства для прискорення готовності технологій.

• Технічні етапи: У 2023 році проект Caltech Space Solar Power Project (SSPP) успішно продемонстрував бездротову передачу енергії в космосі, підтверджуючи можливість передачі енергії на Землю (Caltech).
• Новий попит: Оборонні агенції, віддалені громади та команди реагування на катастрофи визначено як ранні користувачі, що шукають надійні, швидкі джерела енергії, незалежні від наземної інфраструктури.
• Виклики: Регуляторні рамки, ефективність передачі та інфраструктура наземних приймачів залишаються перешкодами, але постійні науково-дослідні та дослідницькі роботи, а також міжнародна співпраця вирішують ці проблеми.

Проект тонкотонкого масиву NASA та Ascent Solar ілюструє прискорення маховика SBSP. Коли технічні бар’єри відступають, а попит на ринку зростає, передача енергії з космосу на Землю готова стати перетворюючою силою в глобальному енергетичному ландшафті.

Досягнення в тонкотонких сонячних модулях та технологіях передачі енергії

Останні досягнення в тонкотонких сонячних модулях та технологіях передачі енергії швидко змінюють перспективи для сонячної енергії з космосу (SBSP). Помітним етапом стало досягнення в 2024 році, коли NASA, у співпраці з Ascent Solar Technologies, успішно протестувала легкий, гнучкий тонкотонкий сонячний масив, призначений для передачі енергії з космосу на Землю (NASA). Це партнерство має на меті вирішити критичну задачу ефективного захоплення сонячної енергії в космосі та бездротової передачі на наземні приймачі — концепція, яка довго вважалася потенційним катастрофічним змінником для глобальних постачань енергії.

Тонкотонкі масиви Ascent Solar використовують технологію CIGS (мідь, індій, галій, селен), яка пропонує високу ефективність (до 17.8% в лабораторних умовах) та виняткову гнучкість у порівнянні з традиційними кремнієвими панелями (Ascent Solar). Ці масиви надлегкі — менше 1 кілограма на квадратний метр — що робить їх ідеальними для космічного розгортання, де маса запуски є критичним обмеженням. У 2023 році Ascent Solar доставила прототип масиву потужністю 200 ват для NASA для інтеграції в експерименти з бездротової передачі енергії агентства (NASA News).

Основна частина процесу передачі енергії полягає в перетворенні зібраної сонячної енергії на мікроволни або лазерні промені, які потім передаються до наземних ректенн (антен для випрямлення), що перетворюють енергію назад в електрику. У недавніх тестах NASA продемонструвала безпечну та ефективну передачу 1.6 кіловат потужності на відстань 1 кілометр за допомогою мікрохвильової передачі, з коефіцієнтами перетворення понад 40% на обох кінцях (NASA Power Beaming Demo).

• Масштабованість: Тонкотонкі масиви можна виготовляти у великих аркушах, що дозволяє будувати сонячні електростанції з багатомегаватною потужністю в космосі.
• Витривалість: Тонкі плівки CIGS стійкі до радіації та екстремальних температур, що є критично важливим для тривалих космічних операцій.
• Скорочення витрат: Легка природа тонкотонких масивів значно знижує витрати на запуск та розгортання.

З цими досягненнями NASA та Ascent Solar готують ґрунт для перших практичних демонстрацій безперервної, відновлювальної енергії, що передається з космосу на Землю. Якщо цю технологію розгорнути, вона може забезпечувати надійне, цілодобове джерело енергії, незалежно від погоди чи денного світла, та відігравати ключову роль у глобальному переході на чисту енергію (IEA Renewables 2023).

Ключові гравці та стратегічні співпраці в енергії з космосу на Землю

Переслідування сонячної енергії з космосу (SBSP) прискорилося в останні роки, причому NASA та приватні інноватори, такі як Ascent Solar Technologies, перебувають на передньому плані. Їхня співпраця є важливим розвитком у пошуках передачі енергії з орбіти на Землю, використовуючи передові технології тонкотонких фотогальванічних (PV) систем для забезпечення більшої можливості та ефективності передачі енергії з космосу на Землю.

Роль та бачення NASA

• NASA впродовж тривалого часу підтримує SBSP як потенційне рішення глобальних енергетичних проблем, фінансуючи дослідницькі проекти через свій Директорій місії космічних технологій (NASA).
• У 2023 році NASA уклала контракт з Ascent Solar в рамках програми малих інноваційних досліджень (SBIR) для розробки легких, гнучких сонячних масивів, оптимізованих для космічного розгортання (NASA Press Release).

Прорив арган інтеграції тонкотонкої технології від Ascent Solar

• Ascent Solar спеціалізується на технології тонкотонких PV CIGS (мідь, індій, галій, селен), яка пропонує високі співвідношення потужності до ваги та гнучкість — критично важливі для космічних застосувань (Ascent Solar).
• Їх останні модулі досягають ефективності вище 15% і можуть бути скручені або складені для компактного запуску, а потім розгорнуті на орбіті для максимізації захоплення енергії (PV Tech).

Стратегічне співробітництво: Підготовка до передачі енергії

• Партнерство NASA × Ascent Solar має на меті інтегрувати ці тонкотонкі масиви в прототипи систем SBSP, які будуть збирати сонячну енергію в космосі та перетворювати її на мікроволни або лазери для передачі на наземні приймачі.
• Останні лабораторні демонстрації показали успішну бездротову передачу енергії на короткі відстані, з планами на розширення до орбітальних випробувань до 2027 року (Space.com).
• Це співробітництво є частиною ширшої тенденції, причому інші агенції, такі як Міністерство оборони США, також інвестують у дослідження SBSP (Міністерство оборони США).

Оскільки технологія розвивається, альянс NASA × Ascent Solar має потенціал вплинути на комерціалізацію енергії з космосу на Землю, потенційно трансформуючи глобальний енергетичний ландшафт та просуваючи бачення чистої, безперервної потужності з космосу.

Прогнози розширення та інвестиційні можливості в космічній передачі енергії

Співпраця між NASA та Ascent Solar Technologies позначає важливий момент в еволюції сонячної енергії з космосу (SBSP), особливо в контексті передачі енергії з орбіти на Землю. Надлегкі, гнучкі тонкотонкі фотогальванічні масиви Ascent Solar розробляються для ініціатив NASA з передачі космічної енергії, намагаючись продемонструвати можливість збору сонячної енергії в космосі та бездротової передачі її на наземні приймачі. Ця технологія може революціонізувати світові енергетичні ринки, надаючи безперервну енергію, незалежну від погоди, вирішуючи питання енергетичної безпеки та сталого розвитку.

Останні досягнення прискорили терміни проведення практичних демонстрацій. У 2023 році NASA обрала Ascent Solar для розробки сонячних масивів наступного покоління для експериментів з передачі енергії в космос, використовуючи запатентовану технологію CIGS (мідь, індій, галій, селен) компанії (NASA). Ці масиви проектуються таким чином, щоб бути високоефективними, легкими і здатними витримувати суворі умови космосу, що робить їх ідеальними для розгортання на супутниках та орбітальних платформах.

Глобальний ринок SBSP прогнозують значно зрости, з оцінками, що він може досягти 15.3 мільярдів доларів до 2032 року, розширюючись на 8.2% щорічно з 2023 року (Precedence Research). Успішна демонстрація передачі енергії з космосу на Землю відкриє значні можливості для інвестицій у кількох сферах:

• Виробництво супутників: Попит на сучасні сонячні масиви та модулі передачі енергії очікується, що зросте, вигідно для компаній, що спеціалізуються на легких високоефективних фотогальваніках.
• Наземна інфраструктура: Розвиток ректенн (антен для випрямлення) та систем зберігання енергії для прийому та розподілу переданої енергії вимагатиме значних капіталовкладень.
• Енергетичні компанії: Комунальні служби можуть інвестувати в SBSP як засіб для диверсифікації енергетичних портфелів та підвищення стійкості мережі, особливо в віддалених або підданих небезпеці катастроф регіонах.
• Венчурний капітал та приватні інвестиції: Первинні інвестиції надходять до стартапів SBSP, з помітними інвестиціями в 2023 та 2024 роках, які орієнтуються на компанії, що розробляють бездротову передачу енергії та технології орбітальної збірки (SpaceNews).

Перспективи NASA та Ascent Solar у просуванні свого проекту тонкотонких масивів готують грунт для нової ери у чистій енергії. Поєднання державних і приватних інвестицій разом із швидким прогресом технологій ставить передачу енергії з космосу на Землю на передній план трансформаційних можливостей для світового енергетичного ландшафту.

Географічні гарячі точки та політичні фактори для ініціатив енергії з космосу

Переслідування сонячної енергії з космосу (SBSP) значно зросло, з географічними та політичними чинниками, що взаємодіють для прискорення інновацій. Помітним етапом є співпраця між NASA та Ascent Solar Technologies, метою якої є продемонструвати можливість передачі сонячної енергії з космосу на Землю за допомогою сучасних тонкотонких фотогальванічних масивів. Ця ініціатива є частиною ширшої тенденції, оскільки країни та агентства усвідомлюють потенціал SBSP у наданні чистої, безперервної енергії та вирішенні проблем енергетичної безпеки на Землі.

• Сполучені Штати: США стали лідером у дослідженнях SBSP, програма NASA Artemis та Міністерство оборони досліджують передачу енергії з орбіти для цивільних і військових застосувань. Проект NASA × Ascent Solar використовує легкі, гнучкі тонкотонкі сонячні масиви, які є критично важливими для зниження витрат на запуски та підвищення ефективності захоплення енергії на орбіті (NASA).
• Японія: Міністерство економіки, торгівлі та промисловості Японії поставило амбітні цілі для SBSP, плануючи демонстрацію передачі мікрохвильової енергії з космосу на Землю до середини 2020-х років. Програма «Системи сонячної енергії з космосу» (SSPS) цієї країни є глобальним лідером, з державними та промисловими партнерствами, що сприяють швидкому прогресу.
• Європа: Європейське космічне агентство (ESA) запустило ініціативу Solaris у 2022 році для оцінки життєздатності SBSP для енергетичного переходу континенту. Програма Solaris оцінює політичні рамки, технічні виклики та можливості міжнародної співпраці.
• Китай: Китай оголосив про плани побудувати станцію сонячної енергії з космосу до 2028 року, з метою передачі енергії до наземних станцій за допомогою мікрохвиль або лазера. Це узгоджується з ширшою стратегією Китаю, щоб стати лідером у відновлювальній енергетиці та космічних технологіях.

Політичні чинники включають мандати декарбонізації, енергетичну безпеку та потребу в стійкій інфраструктурі. Демонстрація NASA × Ascent Solar є важливим кроком, що демонструє, як державні та приватні партнерства та міжнародна конкуренція формують майбутнє передачі енергії з космосу на Землю. У міру просування цих проектів, регуляторні рамки та транснаціональна співпраця будуть необхідні для вирішення питань спектрального розподілу, безпеки та екологічного впливу (IEA).

Інновації наступного покоління та шлях вперед для енергії з космосу на Землю

Переслідування сонячної енергії з космосу (SBSP) прискорилося в останні роки, причому NASA та приватні партнери, такі як Ascent Solar Technologies, стоять на передньому краї інновацій наступного покоління. Основна концепція полягає в зборі сонячної енергії в космосі — де сонячне світло постійне та не підлягає фільтрації атмосферою — та передачі її бездротово на Землю, що може революціонізувати світове постачання енергії.

У 2023 році NASA обрала Ascent Solar для розробки передових тонкотонких фотогальванічних (PV) масивів для своїх ініціатив передачі енергії з космосу на Землю. Легкі, гнучкі модулі CIGS (мідь, індій, галій, селен) Ascent розроблені для максимізації співвідношення потужності до ваги — критичного фактора для економічних запусків та великих орбітальних розгортань (NASA). Ці масиви можна складати для компактного зберігання, а потім розгортати в космосі, що дозволяє будувати сонячні електростанції на кілометрових масштабах на орбіті.

Наступним кроком є бездротова передача енергії. Дорога NASA включає використання мікроволнових або лазерних променів для надсилання зібраної енергії до наземних приймачів — відомих як ректенни. Останні лабораторні демонстрації досягли ефективності передачі 40–50% на коротких відстанях, а у 2023 році експеримент PRAM-FX з лабораторії морських досліджень США на борту космоплану X-37B успішно перетворив сонячну енергію на мікроволни в космосі, що стало важливим досягненням.

• Масштабованість: Технологія тонкотонких масивів Ascent Solar дозволяє модульні, масштабовані масиви, які можуть потенційно генерувати гігавати енергії в майбутньому (Ascent Solar).
• Скорочення витрат: Легка природа тонкотонних PV зменшує витрати на запуск, що є основним бар’єром для життєздатності SBSP.
• Безперебійна енергія: Сонячні масиви в космосі можуть постачати безперервну енергію, на відміну від наземних сонячних електростанцій, які підлягають впливу погоди та темряви.

Дивлячись вперед, NASA та її партнери ставлять за мету демонстрацію передачі енергії від початку до кінця в космосі протягом наступних п’яти років. Міністерство оборони США та міжнародні агенції також інвестують у SBSP, усвідомлюючи його потенціал для енергетичної безпеки та стійкості під час катастроф (Міністерство енергетики США). Хоча технічні та регуляторні виклики залишаються, співпраця між NASA та Ascent Solar готує ґрунт для нової ери чистої, космічної енергії для Землі.

Перешкоди, ризики та стратегічні можливості в енергетичній передачі з космосу

Концепція передачі сонячної енергії з космосу на Землю— відома як сонячна енергія з космосу (SBSP)— вже давно вважається привабливим рішенням для глобальних енергетичних потреб. Останні події, зокрема співпраця між NASA та Ascent Solar Technologies, наближають це бачення до реальності. Їхня робота з тонкотонкими фотогальванічними масивами є важливим кроком до практичної передачі енергії з космосу на Землю, але шлях уперед позначений технічними, регуляторними та економічними труднощами, а також стратегічними можливостями.

• Технічні бар’єри і ризики:
  • Ефективність і витривалість: Тонкотонкі масиви Ascent Solar, які використовують легкі, гнучкі матеріали, розроблені для максимізації співвідношення потужності до ваги — критично важливого для космічного дублювання (NASA). Однак ці матеріали повинні витримувати жорсткі умови космосу, включаючи радіацію, екстремальні температури та удари мікрометеороїдів, які можуть погіршити їх ефективність з часом.
  • Бездротова передача енергії: Перетворення сонячної енергії на мікроволни або лазери для передачі на Землю, а потім назад в електричну енергію, пов’язано зі значними втратами енергії. Поточні ефективності передачі мікрохвиль становлять близько 40–50%, а лазерні системи стикаються з атмосферною затримкою та проблемами безпеки (Nature Energy).
  • Наземна інфраструктура: Приймальні станції, або ректенни, потребують великих земельних площ і мають бути розважені для мінімізації екологічних і загроз для здоров’я населення.
• Регуляторні та безпекові ризики:
  • Розподіл спектра: Передача енергії за допомогою мікроволнових або лазерних систем потребує міжнародної координації, щоб уникнути завад з комунікацією та забезпечити безпеку (ITU).
  • Геополітичні занепокоєння: Двостороннє використання технології високої потужності передачі викликає занепокоєння щодо безпеки та можливого озброєння, що потребує досконалого контролю.
• Стратегічні можливості:
  • 24/7 Відновлювальна енергія: Космічні масиви можуть безперебійно збирати сонячну енергію, не підлягаючи впливу погоди чи темряви, пропонуючи стабільне, доступне джерело відновлювальної енергії.
  • Реакція на катастрофи та віддалене живлення: Швидка передача енергії може підтримати постраждалі населені пункти або віддалені райони, де немає електромереж.
  • Комерційна та міжнародна співпраця: Прогрес NASA та Ascent Solar може стати каталізатором державних та приватних партнерств та міжнародних консорціумів, прискорюючи комерціалізацію і зниження витрат (Energy Manager Today).

Хоча проект тонкотонкого масиву NASA × Ascent Solar є важливим етапом, подолання технічних, регуляторних та економічних бар’єрів вимагатиме тривалих інвестицій та глобальної співпраці. Потенційні винагороди — чисте, постійне та масштабоване джерело енергії — роблять цю сферу стратегічним прикордонням на найближчі десятиліття.

Джерела та Посилання

• Передача енергії: NASA × Ascent Solar’s Тонкотонкий Масив Формує Основи для Передачі Енергії з Космосу на Землю
• NASA
• MarketsandMarkets
• Caltech
• IEA
• PV Tech
• Space.com
• Precedence Research
• SpaceNews
• Solaris
• станція сонячної енергії з космосу до 2028 року
• Nature Energy
• ITU