商業宇宙飛行が急速に加熱するにつれ、軌道上太陽光発電の需要が爆発的に増加しています。ドイツの宇宙技術企業ディーキューブドは、2キロワット級の軌道上検証を完了し、2027年頃に市場投入することを目標に、大規模な太陽電池アレイを「すぐに」宇宙で直接製造する計画であるARAQYSと呼ばれる軌道上製造システムを推進していると発表した。
現在、原子力を使用する少数の軍事衛星や科学研究衛星を除き、地球周回宇宙船の大部分は電力供給を太陽電池パネルに依存しています。その理由は、軌道環境には大気や天候の影響がなく、地上的な意味での昼夜の交代がないためです。継続的かつ安定した太陽放射により、太陽エネルギーは最も現実的な電力源になります。しかし、従来のソーラーパネルと支持構造は重く、打ち上げ時に折り畳む必要があり、貴重な積載量を占有するだけでなく、ロケット打ち上げ時の加速度、振動、強い騒音に耐える複雑で信頼性の高い展開機構も必要となります。これらの要因によりコストが上昇し、利用可能なペイロードスペースと質量マージンが圧迫されます。
Dcubed は、ARAQYS を使用して従来の「折りたたみと展開」ソリューションを回避し、太陽電池アレイ全体を地面から持ち上げないようにすることを望んでいます。代わりに、トラック上にアレイを直接「構築」するため、キロワットあたりのコストが大幅に削減されます。このシステムの設計思想は、まず非常にコンパクトで柔軟性があり、超薄型の「ソフトソーラーブランケット」を衛星とともに軌道に送り込むことです。ブランケット表面自体が太陽光発電の収集機能を担い、軌道上に展開されます。
ソーラーブランケットがゆっくりと広がるにつれて、ARAQYS の 3D 印刷システムはフィルムアレイに沿って剛性の背面支持構造を同時に印刷し、柔軟なフィルムを十分な剛性を備えた大きなアレイに徐々に「成形」します。印刷に使用される樹脂は、宇宙環境の強力な紫外線を利用して急速に硬化するため、追加の大規模な硬化装置を必要とせず、その結果、発光品質とシステムの複雑さがさらに軽減されます。 Dcubed の広報担当者は、全体のコストは桁違いに削減されることが期待されると主張しました。
現在の計画によれば、ディーキューブドは軌道上での実証ミッションを段階的に進める予定で、今年後半にまず長さ60センチメートルのアームセグメントを構築するテストミッションを開始し、続いて1メートル級のバージョンを打ち上げ、最終目標は2027年に軌道上で2キロワット級の運用に向けた完全な検証システムを完成させ、これに基づいて商業調達用の製品ラインを立ち上げることである。この技術が成熟すれば、軌道上で製造されるこのような太陽電池アレイは、宇宙送電アレイやエネルギービーム送信アレイ、軌道タグボート、大規模データ処理コンステレーションなど、さまざまな宇宙プラットフォームで広く使用できると Dcubed は期待しています。
Dcubed の CEO、トーマス・シン氏は、同社は「軌道発電」の新境地をリードすることに尽力していると述べた。彼自身も 15 年前に NASA の宇宙太陽光発電所に関する先進的な研究に参加し、すでに関連技術の道筋を立て始めています。同氏は、ARAQYSは長年にわたる同社の宇宙エネルギー分野における技術蓄積の集大成であり、その目標は、急速に拡大する宇宙経済において、手頃な価格の大規模な軌道上電力供給ソリューションによって、将来の高出力電力需要の増大に応えることであると述べた。