font_preload
PL / EN
Innowacje 14 marca, 2019 godz. 7:31   

Perzyński: Glony vs. elektrownia na orbicie. Rywalizacja mocarstw wraca do kosmosu

kosmos astronauta

Dla dzisiejszego świata energetyka jest tym, czym był wyścig zbrojeń dla świata podzielonego żelazną kurtyną. Dla zwykłych zjadaczy chleba różnica między jednym a drugim polega na tym, że snu z powiek nie spędza im już wizja przyszłości świata jako napromieniowanego pustkowia, tylko topniejących lodowców i ekologicznej zagłady. Tymczasem główne światowe mocarstwa w procesie globalnej transformacji energetycznej widzą sposób na osiągnięcie przewagi ekonomicznej nad rywalami. Wyścig technologiczny powoli przenosi się do przestrzeni kosmicznej – pisze Michał Perzyński, redaktor BiznesAlert.pl.

Wynalazki – z kosmosu na Ziemię

Podbój kosmosu kojarzy się z widowiskowymi, drogimi fanaberiami cynicznych przywódców USA i ZSRR rodem z głębokich lat 60., jednak trudno sobie wyobrazić nasze życie bez jego skutków ubocznych. Pasy bezpieczeństwa, okulary przeciwsłoneczne, przenośne odkurzacze, nowoczesne kosmetyki i akumulatory to wynalazki stworzone dla kosmonautów dekady temu, stosunkowo nowszymi zdobyczami są cyfrowe aparaty fotograficzne, żarówki LED, uzdatniacze powietrza i oczyszczacze wody, biologiczne oczyszczanie ścieków. Nasze życie już teraz w dużym stopniu polega na satelitach, a w przyszłości zależność ta będzie znacznie większa.

Górnictwo przyszłości – z Ziemi na Księżyc

Niezaprzeczalnie to Chiny są graczem, który obecnie najodważniej angażuje się w odkrywanie kosmosu. Lądowanie sondy Chang’e 4 na ciemnej stronie Księżyca było szeroko komentowane w światowych mediach na początku roku, kilka dni później dowiedzieliśmy się, że na jej pokładzie wykiełkowało ziarenko bawełny, i oto byliśmy świadkami narodzin pierwszej rośliny na naturalnym satelicie Ziemi. Posadzona w niewielkim, szczelnym pojemniku z ziemską glebą ma służyć eksperymentom naukowym, ale to też symbol początku „ożywiania” Księżyca. Jednak z biegiem czasu i stopniowym odchodzeniem od górnictwa na Ziemi, może ono przenieść się właśnie tam, urzeczywistniając pojęcie „górnictwa kosmicznego”. Jego pierwszym etapem byłoby górnictwo powierzchniowe Księżyca i produkcja wody i paliwa rakietowego z lokalnych zasobów lodu i regolitu. Najbliższymi twardymi dowodami na silne zaangażowanie w tę dziedzinę będą małe misje poszukiwawcze finansowane przez NASA oraz duża misja testowa pozyskiwania zasobów budowana obecnie przez ESA. Misja testowa planowana jest na lata 2020-2025 i jak dotąd projekt idzie zgodnie z ambitnym planem.

Kosmiczna elektrownia

Cudowne dziecko radzieckiej kosmonautyki – stacja Mir – była swoistym poligonem doświadczalnym dla rozwoju fotowoltaiki. Zresztą zdjęcia podziurawionych paneli stacji obiegły świat, co spowodowało zainteresowanie problemem kosmicznych śmieci. Energia słoneczna pozyskiwana w kosmosie mogłaby w przyszłości przyczynić się do znacznego ograniczenia emisji gazów cieplarnianych na Ziemi. Rozumieją to Chiny, które do przyszłego roku chcą przeznaczyć zawrotną sumę 367 miliardów dolarów na rozwój energetyki odnawialnej, by stać się światowym liderem w tej dziedzinie. Pomógłby im w tym projekt „kosmicznej elektrowni” – wielkiego obiektu obudowanego panelami słonecznymi, który energię elektryczną na Ziemię przesyłałby laserami albo mikrofalami. Podobnym projektem interesuje się ponoć Europejska Agencja Kosmiczna.

Niemniej warto pomyśleć o zaletach takiego rozwiązania. Taka kosmiczna elektrownia byłaby w stanie pracować na wysokich obrotach dosłownie bez przerwy – dostarczałaby ona czystą energię niezależnie od pory dnia czy pogody, byłaby nieosiągalna dla zagrożeń terrorystycznych, umożliwiłaby dostęp do taniej energii w dużych ilościach na potrzeby krajów rozwijających się, pobudzając ich gospodarkę, również dzięki temu, że energia byłaby wysyłana bezprzewodowo do dowolnego miejsca na powierzchni Ziemi. Oznaczać mogłoby to realne i definitywne odejście od paliw kopalnych na całym świecie. Taka energia mogłaby też być użyta przy odsalaniu wody, co będzie miało fundamentalne znaczenie dla biedniejszych krajów w przyszłości, a przy budowie takiego projektu konieczne byłoby zatrudnienie znacznych rzesz ludzi.

Żeby sprawić, że takie rozwiązanie będzie opłacalne, konieczne będzie stworzenie przyjaznego dla środowiska i taniego sposobu na wynoszenie części na orbitę, ponieważ taki projekt byłby dużo większy od największego dotychczas kosmicznego projektu na ziemskiej orbicie – Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Sprawę ułatwia fakt, że w dużej mierze kosmiczna elektrownia będzie się składać z identycznych części. Ponadto, co dla krytyków takiego przedsięwzięcia będzie najważniejszą kwestią, trzeba będzie opracować sposób na bezpieczny i przyjazny dla środowiska sposób na przesył energii na ziemię.

NASA nie oddaje pola

Odkąd kosmos stopniowo przestawał być polem rywalizacji między Wschodem a Zachodem, budżet NASA na przestrzeni lat systematycznie spadał, ale agencja nadal prowadzi nowatorskie badania nad rozwojem czystych technologii energetycznych, z tym, że rozwiązania te miałyby być stosowane raczej na Ziemi. Koncentrują się one na rozwoju biopaliw, technologii słonecznych i wiatrowych, które również pomagają zmniejszyć zależność od paliw kopalnych. Poprzez rozwój technologii czystej energii NASA chce zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych.

Obecne misje NASA w głównym stopniu napędza energia słoneczna. Technologie fotowoltaiczne opracowane przez Agencję wymagają, aby wdrożone systemy były w maksymalnym stopniu wydajne i jak najmniejsze. Naukowcy przesuwają granice wydajności paneli, tworząc nowe materiały, które zwiększają efektywność systemu energii słonecznej. Takie rozwiązania pomogą w przyszłości obniżyć koszty energii słonecznej.

Jednym z ważniejszych obszarów badań NASA są badania nad aeronautyką, w tym aerodynamiką przepływu powietrza nad turbinami. Agencja utrzymuje kilka różnych tuneli aerodynamicznych o różnych rozmiarach, które są wykorzystywane do przewidywania wydajności nowych projektów prototypów turbin i innych urządzeń, w których aerodynamika jest krytycznym elementem.

Amerykanie prowadzą też obecnie wzmożone badania nad biopaliwami z alg i biomasy odpadowej, które mogą przydać się do wytwarzania i magazynowania energii podczas długich misji NASA, być może związanych z osadnictwem ludzi. Glony mogą być uprawiane jako rośliny o dużej zawartości oleju; biomasę odpadową przewiduje się jako elegancki sposób wydobywania energii z odpadów. Biopaliwa przynoszą korzyści na Ziemi jako paliwo transportowe, które zmniejsza zależność od ropy naftowej i zmniejsza emisję gazów cieplarnianych. Specjalny zespół ds. biopaliw z alg skupia się na ekspertyzie w zakresie selekcji, wzrostu, charakterystyki i monitorowania glonów, w tym badań i rozwoju fotobioreaktorów, mikrosatelitów z algami w kosmosie, glonów pochodzących ze środowisk ekstremalnych oraz badań ekosystemów glonów. Z kolei specjalny zespół biopaliw celulozowych koncentruje się na technikach bioinżynierii, które mogą poprawić wydajność enzymów trawiennych, badanie ekstrakcji i analiz lipidów oraz badania nad rosettazymami w celu poprawy procesu przemiany celulozy w glukozę, a później glukozy na paliwo.

Nie ulega jednak wątpliwości, że koszt takiego projektu byłby bardzo wysoki. Z drugiej strony jednak warto zastanowić się nad tym, ile strat mogłoby spowodować nieinwestowanie w takie rozwiązania w odpowiednim czasie czy zaniechanie walki z globalnym ociepleniem.

Kolejny „wielki krok ludzkości”

Podbój przestrzeni kosmicznej przez człowieka osiągnął swoje apogeum wraz z pierwszym krokiem Neila Armstronga na Księżycu, który rzeczywiście wtedy okazał się wielkim krokiem dla ludzkości. 50 lat później potrzebny jest kolejny wielki krok, który również może się dokonać w kosmosie. Jego odkrywanie w ostatnich dekadach wyhamowało, ale powoli wraca do łask. Badania opinii publicznej w USA wykazały, że społeczeństwo nie jest przychylne wydawaniu miliardów dolarów na tak abstrakcyjne pomysły jak na przykład osadnictwo na Marsie, ale wolałoby, żeby badania nad kosmosem miały konkretne przełożenie na ich codzienne życie, jak to miało miejsce do tej pory. Bez wątpienia koszt takich projektów jak choćby elektrownia kosmiczna byłby bardzo wysoki. Z drugiej strony warto też zastanowić się nad tym, ile strat mogłoby spowodować nieinwestowanie w takie rozwiązania w odpowiednim czasie czy nierówna walka z globalnym ociepleniem.