Александр Ескендиров 
Великобритания всерьез рассматривает возможность вывода солнечных электростанций в космос. Министерство энергетической безопасности и углеродной нейтральности страны инициировало масштабное исследование, чтобы оценить перспективы создания малых космических солнечных электростанций к 2030 году. По прогнозам системного оператора, к 2050 году пиковое потребление электроэнергии в стране вырастет более чем в два раза. Переход на возобновляемые источники осложняется их зависимостью от погодных условий, поэтому правительство ищет надежные альтернативы для обеспечения непрерывной базовой генерации. Космическая энергетика способна решить эту задачу, собирая солнечные лучи на орбите и передавая энергию на Землю круглосуточно, независимо от облачности и времени года.
Идея полномасштабной орбитальной станции гигаваттного класса выглядит привлекательно, но требует колоссальных первоначальных инвестиций, что закономерно отпугивает частный капитал. Чтобы снизить финансовые и технологические риски, эксперты предлагают начать с малых систем мегаваттного класса. Такой проект станет минимально жизнеспособным продуктом, который позволит отработать технологии сборки на орбите и беспроводной передачи энергии, а также доказать коммерческую состоятельность всей концепции. Создание небольшого пилотного созвездия спутников откроет путь к более масштабным проектам и значительно удешевит их реализацию в будущем.
В качестве базовой модели исследователи выбрали модульную архитектуру, разрабатываемую профильными инженерными компаниями, такими как «Space Solar». Технология предполагает запуск на орбиту легких аппаратов, состоящих из тысяч унифицированных блоков. Эти спутники будут собирать солнечную энергию, преобразовывать ее в микроволновое излучение на безопасной для атмосферы частоте и направлять на наземные приемные антенны – ректенны. Расчеты показывают, что оптимальной для малых систем является высокоэллиптическая орбита, а не низкая околоземная. Находясь на такой траектории, созвездие всего из четырех аппаратов сможет обеспечивать энергией наземные станции почти беспрерывно.
Гибкость технологии позволяет не только снабжать электричеством собственную территорию, но и экспортировать его за рубеж без строительства физических линий электропередачи. В рамках компьютерного моделирования рассматривалось одновременное размещение наземных приемных станций в Великобритании, Канаде и Японии. Спутники способны перенаправлять микроволновый луч в зависимости от своего текущего положения над планетой. При этом конфигурацию орбитальной группировки можно настроить так, чтобы она выдавала равномерную базовую мощность круглые сутки или же концентрировала передачу энергии строго в часы пикового спроса на рынке – например, на рассвете и в сумерках, когда классические наземные солнечные панели не работают.
Расположение наземных станций играет критическую роль для успешной интеграции в существующую энергосистему. Анализ показал, что строительство ректенны на юге Англии принесет энергосистеме гораздо больше экономической выгоды, чем размещение аналогичного объекта на севере, в районе шотландского Абердина. Южное расположение снизит нагрузку на передающие сети, уменьшит потребность в дорогостоящей балансирующей генерации на базе ископаемого топлива и расширит возможности для экспорта электричества на континент. В то же время северный вариант будет чаще сталкиваться с сетевыми ограничениями, из-за чего часть принятой из космоса энергии не сможет дойти до потребителя.
Экономическая целесообразность проекта сегодня во многом зависит от стоимости выведения тяжелых грузов на орбиту. На данный момент ракетный запуск является главной статьей расходов, на которую приходится более половины всех прогнозируемых затрат. Экономическая модель исследования опирается на возможности перспективных сверхтяжелых ракет-носителей, в первую очередь системы «Starship» от компании «SpaceX». Ожидается, что по мере коммерческой эксплуатации этой транспортной системы и удешевления массового производства самих спутниковых модулей, себестоимость космической энергии будет планомерно снижаться.
По предварительным финансовым оценкам, нормированная стоимость электроэнергии от первой малой станции в 2030 году будет довольно высокой, однако уже к 2040 году, по мере перехода технологии в стадию крупносерийного производства, она сможет на равных конкурировать с атомной генерацией и приливными электростанциями. Дополнительно экономика проекта улучшится за счет системной экономии на балансировке наземных сетей. Тем не менее в отчете подчеркивается, что для запуска первого демонстрационного созвездия в ближайшее десятилетие потребуется серьезная финансовая поддержка как со стороны государства, так и со стороны частных венчурных фондов.
