Energy.gov の宇宙週間です。 エネルギー省と国立研究所の米国宇宙開発プログラムへの貢献を強調するために、私たちは太陽系（そしてその向こう側）を探検しています。 今週は毎日新しいビデオ、インタラクティブなグラフィックス、タイムラインなどをチェックし、今週金曜日（3月7日）に行われるダークエネルギーに関するラボのツイッターチャットに質問を投稿してください。 ハッシュタグ #SpaceWeek を使って、Twitter、Facebook、Google+、Instagram で会話に参加しましょう。
夜間は太陽光発電を集めることができません。 少なくとも地球上ではね。 宇宙週間ということで、太陽光発電のあり方を変えるかもしれない、有望だが未来的なアイデアの1つに注目するのが適切だと考えた。 宇宙太陽光発電（SBSP）です。 エネルギー省は SBSP を積極的に研究しているわけではありませんが、このはるか先の概念について、ぜひ知っておいてください。
宇宙で太陽光発電を行い、地球上のエネルギーとして利用するという考えは、宇宙時代の初期からありました。 しかしここ数年、世界中の科学者たち、そしてエネルギー省のローレンス・リヴァーモア国立研究所 (LLNL) の研究者数名が、最近の技術開発によってこのコンセプトがいかに現実のものとなりうるかを示しました。 入射する太陽放射の約30%は地表に到達することはありません。 宇宙では太陽は常に輝いており、地球の傾きも集電を妨げず、太陽光線の強度を低下させる大気もない。 そのため、宇宙にソーラーパネルを設置することは魅力的なことです。 さらに、SBSPは、地元の大規模発電所への従来の送電網に頼ることなく、世界中の遠隔地の人々に信頼できるクリーンなエネルギーを供給するために使用することができます。
その仕組みは？ 反射鏡や膨張式ミラーは宇宙の広大な範囲に広がり、太陽電池パネルに太陽光を当てます。 太陽電池は、太陽光をマイクロ波やレーザーに変換し、地球に送り込みます。
SBSPの2つの最も一般的に議論されている設計は、大型でより深い宇宙のマイクロ波送信衛星と、小型でより近いレーザー送信衛星です。 マイクロ波送信衛星の設計は巨大で、太陽反射板の長さは3km、重量は8万トン以上にもなります。 マイクロ波の波長が長いため、長いアンテナが必要となり、雨の日も晴れの日も、真昼の太陽ほども強くない安全で低強度の電力を、地球の大気を通して送ることができるようになるのです。 鳥や飛行機は、自分たちの通り道を横切って飛んでくるものにあまり気づかないでしょう。
マイクロ波を搭載したGEO衛星の打ち上げ、組み立て、運用の推定コストは、数百億円です。 マイクロ波を搭載したGEO衛星の打ち上げ、組み立て、運用にかかる費用は数百億円、必要な資材をすべて宇宙まで届けるには40回もの打ち上げが必要になると思われる。 地球上では、マイクロ波ビームを集めるためのレクテナの直径は3～10kmになり、広大な土地を購入し開発するのは大変なことだ。 この衛星の重さは10トン以下で、マイクロ波と比べるとほんのわずかです。 レーザーを搭載したSBSP衛星は、打ち上げと運用に5億ドル近くかかると予想されています。 レーザー搭載のSBSP衛星は、打ち上げと運用に5億ドル近くかかると言われていますが、自己組織化衛星を1機のロケットで打ち上げることができ、コストと生産までの時間を大幅に短縮することができます。 また、レーザー送信機を使用することで、ビームの直径が数kmから2m程度になり、大幅かつ重要な削減となります。
これを可能にするために、衛星の太陽発電ビームシステムには、ダイオード励起アルカリレーザーが採用されています。 2002年に LLNL で初めて実証され、現在も開発中ですが、このレーザーはキッチンテーブルほどの大きさで、50パーセント以上という非常に高い効率で地球に電力を照射できるほど強力なものです。 宇宙での高出力レーザーのアイデアは、宇宙の軍事化に対する恐怖を呼び起こす可能性があります。 この課題は、レーザーシステムがそのパワーを送信できる方向を制限することで改善できるかもしれません。
サイズが小さいと、それに応じて衛星あたりの容量も1～10メガワット程度と小さくなります。 したがって、この衛星は、同じような衛星の艦隊の一部として、一緒に使用するのがベストでしょう。
あなたは、SBSPは遠い先の話、あるいは絵空事だと言うかもしれませんが、それは概ね正しいでしょう。 しかし、これを実現するための多くの技術がすでに存在し、また、多くの技術はそう遠くない将来に実現します。 エネルギー省は現在、SBSPに特化した技術を開発していませんが、SBSPに必要な残りの技術の多くは、今後数年のうちに独自に開発される可能性があります。 宇宙からの電力供給が将来どうなるかはわかりませんが、私たちはこのようなアイデアが実現するのを楽しみにしています（最後のシャレはOKです）。