Japonia chce otoczyć Księżyc pierścieniem paneli słonecznych i zasilić Ziemię

Japońska firma budowlana ma pomysł, który brzmi jak science fiction: gigantyczny pas paneli słonecznych wokół Księżyca.

Projekt zakłada stworzenie księżycowego „pierścienia energetycznego”, który miałby bez przerwy łapać promienie Słońca i wysyłać wytworzoną energię na Ziemię. Plan jest śmiały, drogi i pełen niewiadomych, ale dobrze pokazuje, jak daleko sięgają dziś marzenia o odejściu od węgla, ropy i atomu.

Księżyc jako gigantyczna elektrownia słoneczna

Za pomysłem stoi Shimizu Corporation – duże japońskie przedsiębiorstwo budowlane. Już ponad dekadę temu zaprezentowało koncepcję o nazwie Luna Ring: pas paneli słonecznych o długości około 6,8 tysiąca mil, biegnący wzdłuż równika Księżyca. Ta „obrączka” miałaby otoczyć całe ciało niebieskie.

Luna Ring ma zamienić równik Księżyca w nieprzerwanie działającą elektrownię słoneczną, niezależną od pogody i nocy.

Klucz leży w warunkach panujących na Księżycu. Nie ma tam atmosfery, chmur, smogu ani zmiennych pór dnia i nocy, takich jak na Ziemi. Według wyliczeń Shimizu, identyczna instalacja w przestrzeni kosmicznej może dać nawet dwadzieścia razy więcej energii niż ta sama liczba paneli ustawionych na ziemi, pod niebem pełnym chmur i zanieczyszczeń.

Prezes kosmicznego działu doradczego firmy, Tetsuji Yoshida, przekonywał, że gdyby całą energię z księżycowych paneli udało się bezpiecznie sprowadzić na naszą planetę, ludzkość mogłaby przestać spalać paliwa kopalne – od węgla, przez ropę, po biomasę.

Jak energia z Księżyca miałaby trafić do polskiego gniazdka

Najbardziej futurystycznie brzmi sam sposób przesyłania energii. Na równiku Księżyca panele fotowoltaiczne zamieniają promieniowanie słoneczne na prąd elektryczny. Ten prąd popłynie kablami do „twarzy” Księżyca, czyli strony stale zwróconej w kierunku Ziemi.

Tam mają powstać stacje nadawcze, które przekształcą energię elektryczną w wiązki mikrofal oraz potężne lasery. Te skoncentrowane strumienie zostaną skierowane prosto na Ziemię, do specjalnie przygotowanych odbiorników.

Energia: Słońce → panele na Księżycu → kable do strony widocznej z Ziemi → mikrofale i lasery → odbiorniki na Ziemi → sieć energetyczna.

Na powierzchni naszej planety rolę odbiorników mają pełnić tzw. rectenny – specjalne anteny potrafiące zamieniać mikrofale z powrotem w prąd. Zamiast standardowej farmy fotowoltaicznej widzielibyśmy rozległe pola anten i instalacji przypominających gęstą siatkę, które wpinają się bezpośrednio w krajowe sieci energetyczne.

Shimizu sugeruje też inny kierunek: część energii można by zużywać od razu na produkcję wodoru. Wodór pełniłby funkcję magazynu energii oraz paliwa dla przemysłu, transportu i energetyki, wpisując się w wizję „gospodarki wodorowej”, o której coraz częściej dyskutuje się także w Europie.

Budowa z księżycowego piachu i armii robotów

Największym wyzwaniem technicznym nie jest samo zbieranie energii, lecz budowa infrastruktury na miejscu. Księżyc to skrajnie nieprzyjazne środowisko: brak atmosfery, ostre promieniowanie, ogromne różnice temperatur i pył, który wnika dosłownie wszędzie. Dlatego Japończycy chcą oprzeć się przede wszystkim na robotach.

Maszyny, zdalnie sterowane z Ziemi przez całą dobę, miałyby wyrównywać grunt, kopać, montować konstrukcje oraz rozwijać kable. Astronauci odegraliby rolę nadzorców i serwisantów, ale większość prac przypadłaby autonomicznym lub półautonomicznym systemom.

Plan zakłada też jak największe wykorzystanie lokalnych surowców. Regolit, czyli luźna warstwa „księżycowej ziemi”, to mieszanina tlenków metali. Jeśli dowieźć z Ziemi wodór, z tej mieszanki można pozyskać wodę i tlen, a sam pył przerobić na:

• beton i elementy konstrukcyjne,
• ceramikę i płytki ochronne,
• włókna szklane,
• same ogniwa słoneczne.

Shimizu proponuje w tym celu ruchome „fabryki na gąsienicach”, które poruszałyby się wzdłuż równika, na bieżąco produkując panele z lokalnego materiału i od razu je montując. Pod pasem paneli biegłby główny szlak transportowy oraz kable przesyłowe, częściowo zakopane pod powierzchnią, by chronić je przed ekstremalnymi warunkami.

Problem pieniędzy, którego nikt nie policzył

Entuzjazm projektantów studzą ekonomiści. Masanori Komori z japońskiego Instytutu Ekonomii Energetycznej wskazuje wprost: to świetna koncepcja na papierze, ale astronomicznie droga w realizacji. Z jego perspektywy Japonia powinna skupić się na technologiach, które można wdrażać już dziś – na przykład na energii geotermalnej, do której kraj ma bardzo dobre warunki.

Technologia transmisji gigawatów mocy z Księżyca na Ziemię wymaga precyzji, której nikt jeszcze nie osiągnął na taką skalę.

Sam Yoshida przyznaje, że nie potrafi podać wiarygodnej wyceny całego przedsięwzięcia. Trzeba rozwiązać problemy, których nikt dotychczas praktycznie nie przetestował: jak utrzymać wiązki mikrofal i laserów stabilnie skierowane na stacje odbiorcze, oddalone o ponad 380 tysięcy kilometrów? Jak zapewnić pełne bezpieczeństwo dla ludzi, samolotów i satelitów?

System wymagałby sieci naziemnych „latarni” – sygnałów nawigacyjnych, które pomagałyby utrzymać wiązkę na celu z niezwykłą dokładnością. Pomyłka o kilka kilometrów mogłaby oznaczać, że ogromna ilość energii trafia w zupełnie nieprzeznaczone do tego miejsce.

Status projektu: wielki pomysł w zawieszeniu

Z dokumentów opublikowanych po 2011 roku wynika, że Luna Ring pozostaje na razie głównie wizją na stronie internetowej firmy. Shimizu nie zdobyło finansowania, nie ma zielonego światła od agencji kosmicznych typu JAXA czy NASA, nie istnieje też realny harmonogram prac.

Projekt pojawił się w materiałach naukowych związanych z badaniami Księżyca, ale nie przerodził się w program rozwojowy. Dopiero katastrofa w elektrowni Fukushima Daiichi sprawiła, że temat na moment znów trafił do mediów.

Po awarii wielu japońskich reaktorów jądrowych i gwałtownym spadku udziału atomu w miksie energetycznym kraj zaczął gorączkowo szukać alternatyw. W tym klimacie nawet tak odważne koncepcje jak księżycowy pierścień energetyczny zyskały na atrakcyjności i zaczęły przyciągać uwagę opinii publicznej.

Mimo braku przełomów Yoshida nie traci optymizmu. Argumentuje, że wszystkie „składniki” są już dostępne: energia słoneczna, technologia paneli, mikrofale, lasery. Jego zdaniem pozostaje tylko – a może raczej aż – połączyć to wszystko w jedną, działającą całość i przenieść na grunt innego ciała niebieskiego.

Dlaczego akurat tak odległe pomysły budzą zainteresowanie

Luna Ring wpisuje się w szerszy trend myślenia o energetyce jako czymś, co wykracza poza Ziemię. Podobne koncepcje kosmicznych elektrowni pojawiały się już wcześniej w Stanach Zjednoczonych czy Chinach. Różnica polega na tym, że japoński projekt próbuje wykorzystać stałą bazę – Księżyc – jako platformę dla wielkiej instalacji.

Dla polityków i planistów energetycznych takie projekty są ważnym „papierkiem lakmusowym”. Pokazują, jak daleko można teoretycznie przesunąć granice, jeśli celem jest uniezależnienie się od paliw kopalnych. To też sposób, by pobudzać rozwój technologii, które mogą znaleźć zastosowanie wcześniej w mniej spektakularnych projektach, na przykład przy budowie baz księżycowych czy satelitarnych farm energii.

Co może z tego wyniknąć w praktyce

Nawet jeśli Luna Ring nigdy nie zostanie zbudowany w pełnej skali, sama praca koncepcyjna wokół takiego przedsięwzięcia ma konkretne skutki. Inżynierowie analizują nowe metody budowy w trudnych warunkach, projektują bardziej autonomiczne roboty, testują sposoby korzystania z lokalnych surowców na obcych ciałach niebieskich. To wiedza, która przyda się przy każdej poważniejszej misji załogowej poza niską orbitą okołoziemską.

Dla zwykłego odbiorcy najciekawszy może być wątek energetyczny. Jeśli technologia bezprzewodowego przesyłu energii – choć dziś brzmi jak odległa fantazja – dojrzeje, otworzy się droga do bardziej elastycznych systemów zasilania. Można wyobrazić sobie na przykład pływające farmy fotowoltaiczne zasilające ląd bez żadnych kabli albo satelity energetyczne wspierające sieć podczas szczytów zapotrzebowania.

Koncepcja księżycowego pierścienia pokazuje jeszcze jedną rzecz: aby naprawdę zmienić sposób, w jaki zasilamy gospodarkę, potrzebne są pomysły wybiegające znacznie dalej niż zwiększanie liczby farm wiatrowych czy paneli na dachach. Część z nich pozostanie na zawsze w sferze wizji, ale część – tak jak kiedyś loty na Księżyc – może z czasem stać się techniczną codziennością.