Power Beaming Satellites: 세상을 완전히 바꿀 수 있는 기술 ... 그리고 우리가 가까이 있다!

무선전력에 대한 아이디어는 120년 전에 Nikola Tesla에 의해 처음으로 탐구되었다. 그의 접근방식은 건물을 거의 무너뜨리고 "지진 발생기"라고 불리는 발진기에 의존했기 때문에 그의 개념이 그 당시에 완전히 구현되지 않았다.

그러나 단거리 무선전력전송을 둘러싼 많은 혁신이 있었다(예: 휴대폰 충전기 및 보철).  우리는 "탱크"를 충전해야 하는 지나가는 차량에 전력을 공급하는 일련의 길가 또는 내장형 무선충전스테이션을 통해 이동 중 전기자동차 충전의 놀라운 약속이 실현됨을 보았다.

훨씬 더 크게 생각하면서, 우리는 또한 지구에 있는 수신 스테이션 또는 달이나 다른 행성의 미래 설비로 전력을 전송하는 대형 우주 기반 태양열 전력 전송 스테이션을 사용하여 우주에서 태양광 전력을 포착하는 아이디어를 탐구했다. 이 기술은 주간 피크 시간 동안 지구 대기를 통과하는 최소한의 태양 에너지만 포착할 수 있는 지붕과 지상의 태양 전지판에 비해 지구에서 태양열 발전으로 생활하는 훨씬 더 효율적인 방법을 약속한다.

심우주에서 지구 저궤도까지의 레이저

이 개념은 실현 가능하지만 깊은 우주에서 지구로 전력을 전송하기 전에 훨씬 가까운 미래에 태양 에너지가 무선으로 저궤도(LEO)로 전송되고 수천 개의 LEO 위성이 100마일에 주차되는 것을 보게 될 것이다. 

우리가 과학 연구, 기상 모니터링, 글로벌 통신 및 기타 목적을 위해 의존하는 큐브 위성 및 마이크로 위성은 자체 동력을 사용한다. 데이터 처리 및 전송은 물론 기동을 위해 해당 동력이 필요하다. 지금까지 그들은 광전지 태양 전지판과 배터리에 대부분 의존했다.

그러나 위성에 부착된 태양전지판은 비효율적이며 상당한 전력을 생산하려면 상당히 커야 한다. 또한, 이러한 LEO 위성은 종종 태양 에너지를 수집할 수 없는 지구의 그림자에 있다. 이것이 그들이 무거운 배터리를 휴대하는 이유이다. 이 배터리에는 잠시 후에 보게 될 고유한 문제와 단점이 있다.

대체로 위성의 설계와 크기의 대부분은 전력을 획득하고 저장해야 하는 필요성에 따라 결정된다. 그것은 마치 작은 아이 한 명을 태울 공간만 있는 엔진으로 된 큰 차를 소유하는 것과 같습니다. 우리는 더 잘할 수 있다.

낮은 지구 궤도에서 무슨 일이?

현재 5,000개 이상의 LEO 위성이 있습니다. Elon Musk는 Starlink 통신 시스템에 이 금액의 몇 배를 추가할 계획이며 다른 조직도 내가 최근에 설명한 대로 이를 따르고 있다.

LEO는 매우 혼잡해지고 있을 뿐만 아니라 해당 공간 영역에서 에너지 위기가 대두되고 있습니다. LEO 위성의 기능이 더욱 복잡해짐에 따라 전력 수요가 증가하고 있다. 태양전지판의 비효율성과 위성이 지구의 어두운 면에서 오랜 시간을 보내야 하기 때문에 지구상의 통신 및 데이터 수요를 따라잡기 위해 더 많은 위성이 필요하다.

이러한 이유로 업계 전문가들은 효율성을 높이고 더 지속적인 작동, 아마도 더 적은 LEO 클러터 및 더 작고 더 작은 위성을 허용하기 위해 위성에 직접 무선 전력을 발사하는 것을 지지하고 있다.

레이저 구동 위성

Space Power 라는 영국회사는 Surrey University의 연구원들과 협력하여 "궤도 내 무선 전력망"을 개발하고 있다. 그들은 LEO 위성이 소싱 위성에서 발사된 전력 덕분에 배터리가 필요 없고 "레이저 전원"이 될 때를 보고 있다.

회사는 배터리 및 관련 시스템이 전체 위성의 약 4분의 1을 구성하며 크기와 무게뿐만 아니라 열도 추가한다고 지적한다. 이 모든 이유로 LEO 위성 배터리는 매우 클 수 없다. 일반적으로 대형 전구에 필요한 만큼의 150와트를 생산한다.

Space Power의 레이저 파워빔 기술 은 판도를 바꿀 것이다. 태양 전지판이나 패널의 표면적을 확장하여 얻을 수 있는 한계 증가에 비해 LEO 위성의 효율성이 두 배 이상이다. 우리는 또한 이러한 재료에 사용되는 희토류 금속을 채굴할 필요성을 줄일 것이다. 이 그룹은 내년까지 파워빔 프로토타입을 갖고 2025년까지 상용 모드에 들어갈 것이라고 발표했다.

엔드 게임

언급한 바와 같이 이것은 이 세상과 공간을 변화시키는 기술의 첫 번째 단계일 뿐이다.

우주로부터의 무선 태양 에너지 전송은 결국 지구와 우주의 모든 것에 전력을 제공할 것이다. 우리는 효율적인 태양열 집열을 한 다음 우리가 개발할 수 있는 최대한 많은 전력망에 전력을 공급하는 지구 전력 전송 스테이션에 정확하고 효율적으로 배달할 것이다. 세계는 상상하기 힘든 규모의 청정 태양열 발전의 혜택을 받을 것이다. 달과 화성에 있는 식민지, 연구소, 거주 공간, 차량도 이 방식으로 전력을 공급받을 것이다.

그러나 가장 먼저 해야 할 일. 그 전에 우리 모두는 더 멀리 우주에서 발견되는 태양열 집열기로 구동되는 더 작고 더 효율적인 LEO 위성을 갖게 될 것이다.