Pomislite, kaj veste o čistih virih energije. Kaj je najbolj zelenega?
Hidroelektrarne, geotermalni, vetrni in sončni verjetno vsi spominjajo. Ne glede na okolje so vsekakor pomembne omejitve, koliko energije lahko proizvedejo in kje jih lahko uporabijo. Kljub nekaterim zelo kul napredkom na soncu, sončni paneli še vedno lahko ustvarjajo energijo le, ko sonce sije.
Rešitev je torej očitna. Pojdi tja, kjer sonce nikoli ne zaide: v vesolje.
To je vizija znanstvenikov, raziskovalcev in podjetnikov tako v ZDA, kot tudi na Japonskem, Kitajskem in v Evropi. Čeprav je koncept potekal vsaj od sedemdesetih let prejšnjega stoletja, je bil večkrat revidiran in opuščen, ker je bilo spravilo vse dele gor in ljudi, ki bi jih vse skupaj postavilo, nemogoče drago. Šele s pojavom super majhnih, množično proizvedenih satelitov in raket za večkratno uporabo so začeli bistveno težje gledati na to, da vesolje postane realnost.
Obstaja na desetine desetine idej, kako zgraditi vesoljski sistem zbiranja sonca, toda osnovna vsebina je takšna: izstreliti in robotsko sestaviti več sto ali tisoč modulov enake velikosti v geosinhronski orbiti. En del vsebuje ogledala, ki odbijajo in koncentrirajo sončno svetlobo na sončne panele, ki pretvorijo energijo v električno energijo. Pretvorniki pretvorijo to električno energijo v mikrovalovne pečice z majhno intenzivnostjo, ki se oddajajo v velike krožne sprejemnike na tleh. Te antene mikrovalovne pečice ponovno pretvorijo v električno energijo, ki jo lahko napajajo v obstoječe omrežje.
John Mankins, ki je 25 let preživel v Nasi in Caltech's Jet Propulsion Laboratory, je leta 2011 prejel sredstva Nasinega inštituta za napredne koncepte, da bi podrobneje izpopolnil koncept vesoljske elektrarne. Vztraja, da tehnologija in inženiring, ki je potreben za to, da vesolje postane resničnost, že obstajata, vendar kot pri vsaki dragi novi ideji, gre tudi za zelenice in zajezitev.
"To ni podobno fuziji - ni nove fizike, " pravi Mankins, ki se sklicuje na ITER, 35-državno sodelovanje pri gradnji fuzijskega reaktorja v Franciji. "Ni skrivne omake. Finančna ovira je pridobiti sredstva za razvoj elementov in predstavitev nove arhitekture, ki je potrebna za to. "
Mankins in drugi ocenjujejo, da so skupni stroški za razvoj, gradnjo, zagon in sestavljanje vseh komponent sončne elektrarne v vesolju približno 4 do 5 milijard dolarjev, kar je del cene v vrednosti 28 milijard dolarjev na jezeru Three Gorges. Mankins ocenjuje, da bi bil model delovne lestvice s komponentami polne velikosti mogoč za 100 milijonov dolarjev. Za primerjavo, pred kratkim dokončana jedrska elektrarna Watts Bar v ameriški zvezni državi Tennessee je potrebovala 43 let, od začetka do jeklenitve, in stala vsega 4, 7 milijarde dolarjev.
Kritično je, da bi morali plačati potrošniki - ceno na kilovatno uro - v istem koraku kot običajni viri energije, proizvedeni s premogom, zemeljskim plinom in jedrskim energijo, ki se gibljejo od 3 do 12 centov na kilovatno uro. Hidroelektrarna je lahko osupljivo poceni z manj kot en cent na kilovatno uro, vendar le, če imate srečo, da živite v regiji z obilnimi rekami velikega toka, denimo v delih Kanade in Wisconsina. Geotermalni so tudi zelo varčni, saj se prijavijo na 3 centa na kilovatno uro, vendar boste morali Islanđane vprašati, kako jim je všeč njihov račun za elektriko. In zagovorniki vetra so lansko novico o tem, da so se stroški za ta obnovljivi vir znižali na 2, 5 centa na kilovatno uro.
Gari Spirnak, izvršni direktor kalifornijskega energetskega podjetja Solaren, je Gary Spirnak, izvršni direktor kalifornijskega energetskega podjetja Solaren, bistvenega pomena, da stroški postanejo nizke dvoštevilčne ali celo enoštevilčne centov na kilovatno uro.
Spirnakovo podjetje je v Kaliforniji odobreno kot ponudnik sončne energije in je že imelo dogovore o oskrbi s Pacific Gas and Electric, vendar njegov poslovni model v celoti temelji na pridobivanju njihove energije iz sonca, pridobljenega v vesolju. Solaren se pogaja o novih sporazumih z enim ali več službami. Podjetje ima tukaj patente v ZDA za svoj dizajn, pa tudi v Evropi, Rusiji, na Kitajskem, Japonskem in Kanadi ter je zagotovilo prvi krog financiranja za laboratorijsko predstavitev svojih komponentnih tehnologij nekje v naslednjem letu. Spirnak upa, da bo vlagatelje prepričal, da bodo do konca razvojne faze in preskušanja morda podprli 250-megavatno pilotsko napravo do konca razvojne in preskusne faze.
Za delovanje vesoljskega sonca sta potrebni dve ključni konstrukciji. Najprej polprevodniški ojačevalniki moči, ki učinkovito pretvorijo električno energijo iz zbrane sončne svetlobe v radiofrekvenčne valove, in sprejemnike na tleh, ki ponovno pretvorijo RF valove nazaj v električno energijo.
Paul Jaffe ima v laboratoriju za pomorski raziskovalni laboratorij, patentiran modul za pretvorbo vesoljskega "koraka" pred toplotno vakuumsko preskusno komoro. (Paul Jaffe) 
Prototip vesoljskega sonca: Ta modul za pretvorbo sončne svetlobe v mikrovalovno za vesoljsko sonce je bil prvič preizkušen v vesoljskih pogojih. Vesoljska robotika bi bila uporabljena za zbiranje tisočev za ustvarjanje oddajnika vesoljskega sončnega satelita. (Paul Jaffe) 
Prototipi vesoljskega modula za pretvorbo sončne energije NRL so bili testirani v tem termičnem vakuumu in simulirani preskusni napravi za sončno osvetlitev. (Paul Jaffe) Paul Jaffe, inženir v Naval Research Laboratory v Washingtonu, DC, je delal na dveh prototipih zbirnega modula, ki jih imenuje "sendvič", saj so sončni kolektor, pretvornik moči in radiofrekvenčni oddajnik vsi razbiti v nogo - kvadratna ploščica debela dva centimetra. Teža vsakega posameznega modula na koncu določa ceno porazdeljene električne energije na zemlji; Jaffe pravi, da je glede na vate na kilogram za kilogram osnovna zasnova ploščic znašala približno 6 vatov na kilogram.
Upoštevajoč, da je moč električne energije, življenjska doba 20-letne sončne elektrarne, stroški zagona 2500 dolarjev na kilogram in različne ravni stroškov samih komponent, Jaffe izračunava, da če se bo masa zmanjšala, moč pa povečala na 500 vatov na kilogram, ustreza stroškom 3 centov na kilovatno uro.
"Če naredimo celo zelo preproste stvari, da zmanjšamo maso, nas pusti v razpon 100 vatov na kilogram, in 1000 vatov na kilogram ni noro, " pravi. "Z aktualno sončno tehnologijo, ki je že na voljo v trgovini, dobite zelo dobre izkoristke in vsak dan imamo v žepih te zelo učinkovite, lahke RF pretvornike."
RF pretvorniki so ravno razlog, zakaj mobilni telefoni delujejo - telefoni so v osnovi poveličeni voki-tokiji, katerih signale jim pomaga mreža signalnih relejskih postaj. Pretvorniki v telefonu prevajajo radijske valove v podatke, ki jih razumemo - zvok - in obratno. Ta tehnologija je osrednja za raziskave vesoljskega sonca na Caltechu v sodelovanju med tamkajšnjimi znanstveniki in inženirji ter Northropom Grummanom.
Spirnak pravi, da je bil glavni namen Solarenovega dela v zadnjih mesecih ravno to - zmanjšanje teže njihovih modulov. Čeprav bi rakete za večkratno uporabo še bolj znižale skupne stroške proizvodnje, Spirnak v kratkem ne zadržuje diha; razmišlja, da bi uporabljal običajna težka dvigala, da bi Solarnove komponente spravili v vesolje.
"Veliko časa smo neusmiljeno odvajali težo iz sistema, " pravi Spirnak. "Posamezne velike elemente lahko pakiramo v enojne lansirne naprave z nekaj zanimivimi podvigi origami, " čeprav bo za prenos celotnega sistema v vesolje še vedno potrebnih več super težkih lansirnih naprav.
Jaffe pravi, da najpogostejše vprašanje, ki ga dobi, ko govori o vesoljskem soncu, ni, ali je to mogoče ali bi bilo treba storiti, ampak kako nevaren je ta energijski žarek iz vesolja. Ali ne bodo ptice in letala na nebu bliskavice, ko gredo skozi snop?
"Če sedite zunaj sončnega popoldneva 15 minut, vas ne opeče, " razlaga. "Naši radijski sprejemniki, televizorji in mobilni telefoni nam ne kuhajo, in vsi so na enakih frekvencah, kot je predlagano. Že obstajajo varnostne meje [za mikrovalovne prenose], ki jih je določil IEEE [Inštitut za inženirje elektrike in elektronike], zato oblikujete sistem, s katerim boste zagotovili, da se bo moč razširila na veliko območje. Slučajno se ne bo spremenil v smrtni žarek. "
Če želite doseči najboljše razmerje med ceno in težo, učinkovitostjo obsega, in imajo primerljivo zmogljivost proizvodnje električne energije povprečne jedrske elektrarne (od 1 do 2 gigavata), bi bilo treba v poljubnem premeru sonca v vesolju postaviti približno kilometer.
Sprejemniki nabiranja na terenu bi morali biti ustrezno veliki - če bi sončna elektrarna v vesolju ustvarila približno en gigavat električne energije, bi enometerni (.62 milj) sončni kolektor oddajal energijo na 3, 5 kilometra (2 milje) ) sprejemnik na tleh. To bi zahtevalo površino okoli 900 hektarjev. Primerjajte to z napravo za sončne panele Solar Star v Kaliforniji, trenutno največjo solarno napravo v ZDA, ki zavzema 3200 hektarjev.
Radiofrekvenčni prenos moči ima eno pomembno pomanjkljivost: "varne" valovne dolžine, ki se tudi ne bodo odpovedale tako preprosto, saj je dež že prenatrpan, zamašen z rednimi radijskimi oddajami, pa tudi z vojaško, industrijsko in satelitsko uporabo.
Kritiki vesoljskega sonca, med njimi Teslov Elon Musk, trdijo, da učinkovitosti gospodarstva preprosto ni mogoče doseči zaradi vsega potrebnega pretvorbe in predelave električne energije.
Toda Jaffe upa, da staro treskanje fuzije ne bo postalo res tudi vesoljsko sončno: "V zadnjih 60 letih je minilo 10 let, " se smeji.
Mankins poudarja, da si s svetovno napovedjo, da bo do konca stoletja narasla na 11, 3 milijarde, skoraj vse, kar je zastopano v svetu v razvoju, pa vesoljski sonc zasluži resne naložbe javnih subjektov in zasebnih partnerjev. Pravi, da je za izpolnjevanje osnovnih človeških potreb potrebna zadostna čista energija in reševanje varnega okolja, če vsa ta energija izvira iz običajnih virov.
"Če se kombinacija virov energije ne bo korenito spremenila, ne bomo prišli do ogljika nevtralnega, " pravi Mankins. "Tudi 800 milijonov ljudi na Kitajskem ne morete povedati, da morajo ostati v revščini. Današnje uporabe ogljika ni treba samo nadomestiti, ampak se veseliti 70 let in tega, kako bomo nadomestili trikratno današnjo rabo. Resnično potrebujemo velike rešitve. "
