Japonia chce otoczyć Księżyc pasem paneli słonecznych i zasilić Ziemię

Wizja rodem z filmu science fiction może stać się rzeczywistością – Japończycy planują otoczyć Księżyc pasem paneli słonecznych i przesyłać energię na Ziemię. Shimizu Corporation przedstawiło koncepcję Luna Ring, która zakłada wykorzystanie niezmąconego nasłonecznienia na równiku księżycowym. Choć brzmi to jak fantazja, projekt wymagałby zbudowania konstrukcji o długości prawie 11 tysięcy kilometrów.

Japońska firma budowlana proponuje projekt tak śmiały, że brzmi jak scena z filmu science fiction – gigantyczny pas paneli słonecznych wokół Księżyca.

Pomysł zakłada wykorzystanie nieprzerwanego nasłonecznienia na równiku księżycowym i przesyłanie energii na Ziemię w formie mikrofal i wiązek laserowych. Wizja jest prosta: jeśli wszystko zadziała, paliwa kopalne stałyby się zbędne.

Księżycowa elektrownia bez nocy i bez chmur

Za koncepcją stoi Shimizu Corporation, duży japoński koncern budowlany. Już kilkanaście lat temu firma zaprezentowała projekt o nazwie Luna Ring – „księżycowy pierścień” złożony z paneli słonecznych rozciągniętych wzdłuż równika Księżyca. Według założeń konstrukcja miałaby około 6 800 mil długości, a jej szerokość sięgałaby od kilku do nawet 400 kilometrów.

Dlaczego Księżyc? Na jego równiku praktycznie nie ma atmosfery, więc promienie Słońca niczego nie muszą przebijać. Nie występują tam ani chmury, ani burze, ani zanieczyszczenia powietrza. A co najważniejsze – część równika jest stale wystawiona na światło, więc system dałby się zaprojektować tak, aby produkował energię przez całą dobę, bez przerw na noc.

Luna Ring ma rozwiązać główny problem klasycznych farm słonecznych: przerwy w produkcji energii i spadki wydajności przez pogodę oraz zmrok.

Według wyliczeń Shimizu panele umieszczone w przestrzeni kosmicznej potrafią wygenerować nawet dwadzieścia razy więcej energii niż taka sama instalacja na powierzchni Ziemi. To przepaść, której nie da się zignorować, szczególnie w kraju uzależnionym od importu surowców.

Jak energia z Księżyca miałaby trafić do polskiego gniazdka

Najbardziej futurystycznie brzmi sposób przesyłu energii. Panele słoneczne na równiku Księżyca zamieniają światło w prąd, który kablami trafia na tę stronę Księżyca, która jest stale zwrócona ku Ziemi. Tam powstaje specjalna infrastruktura nadawcza.

Na miejscu prąd zamieniany jest na wiązki mikrofal oraz silne lasery kierowane w stronę odbiorników na Ziemi. Po naszej stronie używane są tzw. rectenny – anteny zaprojektowane tak, by przechwycić te fale i ponownie zamienić je w energię elektryczną dla sieci.

• panele na równiku księżycowym produkują prąd bez przerwy,
• kable przenoszą energię na stronę Księżyca zwróconą do Ziemi,
• instalacje nadawcze zamieniają prąd w mikrofale i lasery,
• rectenny na Ziemi odbierają wiązki i przekazują energię do sieci.

Shimizu zakłada także, że część energii posłuży do wytwarzania wodoru. Dzięki temu mógłby powstać system, który nie tylko zasila sieć na bieżąco, lecz także tworzy paliwo do magazynowania i transportu. Firma mówi wprost o przejściu do „gospodarki wodorowej”, w której ropa i węgiel stają się zbędne.

W idealnym scenariuszu energia z Luna Ring pozwoliłaby zrezygnować z węgla, ropy, gazu i spalania biomasy jako podstawowych źródeł zasilania.

Roboty, księżycowy pył i budowa bez ludzi

Największe wyzwanie pojawia się przy samej budowie. Transportowanie dużych ilości materiałów na Księżyc jest skrajnie drogie, dlatego Shimizu chce użyć przede wszystkim tego, co już tam leży – księżycowego regolitu, czyli pyłu i skał.

Plan przewiduje wykorzystanie robotów sterowanych z Ziemi przez całą dobę. Maszyny mają wyrównywać teren, wydobywać i przetwarzać grunt, wznosić fundamenty, montować konstrukcje oraz same panele. Ludzie odgrywaliby rolę wsparcia – mała załoga astronautów na miejscu miałaby nadzorować tylko najbardziej krytyczne operacje.

Jak księżycowy pył zamienia się w elektrownię

Regolit to głównie związki tlenków. Jeśli dostarczy się z Ziemi wodór, można z tego surowca uzyskać wodę i tlen, czyli podstawy życia i dalszej obróbki. Z samego pyłu da się wytwarzać beton, ceramikę, włókna szklane, a nawet elementy paneli słonecznych.

Projekt zakłada specjalne, samobieżne fabryki przesuwające się wzdłuż równika Księżyca. Takie ruchome zakłady na bieżąco produkowałyby panele z lokalnych materiałów i od razu je układały. Pod pasem paneli biegłyby kable energetyczne, a wzdłuż trasy działałby księżycowy „autostradopodobny” szlak transportowy.

Księżyc miałby stać się nie tylko miejscem montażu, lecz także źródłem większości surowców potrzebnych do stworzenia gigantycznej elektrowni.

Pieniądze: najbardziej przyziemna przeszkoda kosmicznego projektu

W teorii wszystko wygląda logicznie. W praktyce Luna Ring rozbija się na razie o koszty. Japońscy ekonomiści wskazują, że obecnie bardziej sensowne finansowo są źródła takie jak energia geotermalna, dostępna w wielu regionach kraju od ręki i relatywnie tania w rozwoju.

Sam Tetsuji Yoshida, szef kosmicznego działu konsultingowego w Shimizu, przyznaje, że nie ma nawet wstępnej, wiarygodnej wyceny całego przedsięwzięcia. Technologia przesyłu takich ilości energii na dystansie blisko 240 tysięcy mil wciąż pozostaje w fazie badań. Trzeba zapewnić olbrzymią precyzję kierowania wiązek, żeby nie stanowiły zagrożenia dla ludzi i środowiska.

Shimizu podkreśla, że wszystkie „składniki przepisu” już istnieją: panele słoneczne działają, mikrofale i lasery są dobrze opisane, roboty wykonują skomplikowane zadania w trudnych warunkach. Problemem jest skala oraz fakt, że całość trzeba złożyć na obcym ciele niebieskim, tysiące kilometrów od Ziemi.

Gdzie dzisiaj jest Luna Ring

Według materiałów dostępnych od 2011 roku projekt pozostaje na etapie wizji. Shimizu nie zdobyło finansowania, nie ma też formalnego wsparcia od japońskiej agencji kosmicznej JAXA ani od NASA. Koncepcja trafiła na branżowe strony poświęcone badaniom Księżyca, lecz nie wywołała lawiny kolejnych inicjatyw.

Po katastrofie w elektrowni jądrowej Fukushima Daiichi temat energii w Japonii zyskał zupełnie nowy ciężar. Kraj miał wtedy 54 reaktory, odpowiadające za około 30 procent produkcji prądu, z czego ponad połowę wyłączono po awarii. W atmosferze niepewności i rosnącego sprzeciwu wobec atomu media chętniej sięgały po nietypowe pomysły, w tym Luna Ring.

Mimo zainteresowania opinii publicznej, przez kolejne lata Shimizu nie przedstawiło realnego harmonogramu prac ani kolejnych kroków prowadzących do wdrożenia. Przedstawiciele firmy wciąż przekonują, że przy kontynuacji badań księżycowa elektrownia może stać się kiedyś faktem, ale na razie pozostaje to w sferze długoterminowej wizji.

Co taki projekt zmieniłby dla energetyki na Ziemi

Gdyby koncepcja Luna Ring kiedykolwiek wyszła poza fazę slajdów i animacji, globalny system energetyczny musiałby zmienić się od fundamentów. Stałe, przewidywalne źródło prądu z kosmosu pozwoliłoby myśleć o odstawieniu nie tylko węgla, ropy i gazu, ale także znacznej części elektrowni jądrowych i gazowych wykorzystywanych dziś do bilansowania sieci.

Taka infrastruktura stałaby się też narzędziem politycznym. Kraj dysponujący technologią księżycowych farm i kontrolujący ich finansowanie miałby ogromny wpływ na globalną gospodarkę. Pojawia się pytanie o własność, bezpieczeństwo, ewentualne awarie i ataki – od cyberataków po działania militarne w pobliżu instalacji nadawczych.

W tle trwa natomiast cichy wyścig technologiczny. Rozwój tańszych lotów kosmicznych, rakiet wielokrotnego użytku i robotyki może zmniejszać barierę wejścia w tego typu projekty. Dla państw takich jak Japonia, które po katastrofie atomowej szukają stabilnych, niskoemisyjnych źródeł energii, kosmiczna fotowoltaika pozostaje kuszącym, choć odległym w czasie kierunkiem.

Warto dodać, że sama idea przesyłu energii z orbity czy z Księżyca nie ogranicza się do Japonii. Nad wariantami tzw. kosmicznych elektrowni słonecznych pracują także zespoły badawcze w Stanach Zjednoczonych, Chinach, Europie czy Wielkiej Brytanii. Na razie są to w większości projekty laboratoryjne, ale każdy kolejny test, choćby niewielkiej anteny odbiorczej czy miniaturowej platformy na orbicie, przybliża taki system do praktycznego wdrożenia.

Dla przeciętnego odbiorcy brzmi to, jakby energia miała „spadać z Księżyca wprost do kontaktu w ścianie”. W rzeczywistości wymagałoby to globalnej przebudowy sieci energetycznych, zmiany modeli biznesowych firm energetycznych i powstania międzynarodowych regulacji dotyczących choćby tego, gdzie można stawiać stacje odbiorcze i jak chronić ludzi przed zbyt silnym promieniowaniem mikrofalowym. Jeśli jednak presja na zieloną energię i odchodzenie od paliw kopalnych będzie rosła, tak śmiałe koncepcje przestaną być tylko ciekawostką z rubryki „kosmiczne pomysły” i staną się realnym tematem debaty energetycznej.