概要 バージニア州に拠点を置く新興企業である Energy 社は、最近、空中を飛行する小型のセスナ キャラバン航空機から地上のソーラー パネルにエネルギーを伝送することに成功し、宇宙から地球に太陽光発電を伝送する将来の計画に向けた重要な概念実証テストを完了したと発表しました。同社は、早ければ2028年にも低軌道試験を実施し、2030年代初頭までに地球上のあらゆる場所に1ギガワットを超える電力を途切れなく出力することを目標に、2030年頃に初の静止軌道太陽光発電所を配備する計画だ。

この実験では、研究者らはバッテリー、電源モジュール、レーザー、冷却システムからなる送信装置を高度約5キロメートル（約3.1マイル）上空を飛行するセスナ機に設置し、レーザービームを通じて地上のソーラーパネルアレイにエネルギーを送信した。搭載バッテリーは将来の宇宙太陽衛星の太陽光発電モジュールをシミュレートし、レーザー モジュールは電気エネルギーを光線に変換し、光学モジュールは地上受信アレイの位置を継続的に追跡して、航空機の移動に合わせて正確なレーザー アライメントを維持します。

概要エナジー社は、次のステップは2028年に低軌道試験を実施し、その後2029年か2030年に初の宇宙ベースの太陽光発電施設を約36,000キロメートル（約22,000マイル）の静止軌道に打ち上げることであると述べた。計画によれば、システムが成熟すれば、同社は2030年代初頭に世界中で24時間無停電送電を達成したいと考えている。単一システムの出力電力は 1 ギガワットを超える場合があり、これは大規模な地上発電所に相当します。

この試験の考え方は、2024年末に日本の機関である日本スペースシステムズ（JSS）が実施した実験と非常に似ている。この実験では、時速約700キロメートル（時速400マイル以上）で飛行するジェット機がビームフォーミングマイクロ波を使用して地上アンテナにエネルギーを送信できるようにした。 JSSと同様に、Overview Energy社の実験も高度約5キロメートルで行われており、最終的には36,000キロメートルの静止軌道に衛星を配備する予定だが、Overview社が使用する機器は宇宙に送る予定の最終形態にほぼ近いものであり、JSS社は完全な軌道上システムの配備は2040年代になると見込んでいる。

これら2つの機関に加えて、カリフォルニアの新興企業リフレクト・オービタルは別の技術的ルートを選択し、57機の衛星からなる群を構築する計画を立てており、巨大な反射鏡を使って地球上空約600キロメートルの低軌道で太陽光を集めて指向性反射させ、地上の受信局に誘導する。同社は今春、エネルギーの直接伝送とは異なる「空間反射補助光」を検証する初の実験衛星を打ち上げる予定だ。

従来の地上太陽光発電と比較した宇宙太陽光発電の利点は、主に 2 つの側面に焦点を当てています。1 つは、複数の衛星間で光線またはエネルギーを中継することにより、夜間に電力を地上の受信端に送信でき、真の 24 時間 365 日の連続発電を実現します。第二に、衛星は大気圏外で動作し、雲、天候、大気散乱の影響をほとんど受けず、単位面積あたりに収集できる太陽エネルギーは地上の発電所よりも大幅に高くなります。これは、技術が成熟すれば、宇宙太陽エネルギーが大規模な再生可能エネルギーシステムの重要な部分になることが期待されることを意味します。

しかし、このビジョンを現実にするには、「電気-光-電気」または「電気-マイクロ波-電気」の複数の変換プロセスにおける効率の損失、数十、場合によっては数百の衛星間の正確な調整と姿勢制御、スペースデブリの管理と大規模な軌道上インフラストラクチャによってもたらされる安全上のリスクなど、依然として多くの重要な課題に直面しています。英国の研究チームによる以前の評価では、上記の技術的および工学的課題が効果的に解決されれば、軌道上の太陽光発電は今世紀半ばまでにヨーロッパのエネルギー需要の最大80％を満たす可能性があることが示されています。