Fikirkan tentang apa yang anda tahu tentang sumber tenaga yang bersih. Apa yang paling hijau?
Hidroelektrik, geoterma, angin dan suria semuanya mungkin menjadi pemikiran. Mesra alam walaupun mereka mungkin, mereka semua mempunyai had ketara untuk berapa banyak tenaga yang boleh mereka hasilkan dan di mana mereka boleh digunakan. Walau bagaimanapun, walaupun beberapa kemajuan yang sangat sejuk di suria, panel solar masih boleh menghasilkan tenaga manakala matahari bersinar.
Penyelesaiannya, maka, jelas. Pergi ke mana matahari tidak pernah ditetapkan: di angkasa.
Itulah penglihatan saintis, penyelidik dan usahawan di sini di Amerika Syarikat serta di Jepun, China dan Eropah. Walaupun konsep ini telah diserang sekurang-kurangnya sejak tahun 1970-an, ia telah berulang kali ditinjau dan ditinggalkan kerana mendapat semua bahagian di sana, dan rakyat untuk meletakkannya bersama-sama, adalah mustahil mahal. Hanya dengan kemunculan satelit kecil yang dihasilkan secara besar-besaran dan roket penggalak yang boleh diguna semula adalah permulaan untuk mengambil pandangan yang lebih sukar untuk menjadikan ruang solar suatu realiti.
Ada puluhan berpuluh-puluh ide untuk membina sistem pengumpulan solar berasaskan ruang, tetapi inti dasarnya menjadi seperti ini: melancarkan dan robot secara berkumpulan memasang seratus atau seribu modul yang bersaiz identik dalam orbit geosynchronous. Satu bahagian terdiri daripada cermin untuk mencerminkan dan menumpukan cahaya matahari ke panel solar yang mengubah tenaga menjadi elektrik. Pengubah menjadikan elektrik itu menjadi gelombang mikro intensiti rendah yang dipancarkan kepada penerima pekeliling yang besar di atas tanah. Antena tersebut menukar semula gelombang mikro ke dalam elektrik, yang boleh dimasukkan ke dalam grid sedia ada.
John Mankins, yang menghabiskan masa 25 tahun di NASA dan Makmal Propulsion Jet Caltech, menerima pembiayaan daripada Institut Konsep Lanjutan NASA pada tahun 2011 untuk memperhalusi konsep janakuasa tenaga solarnya dengan lebih terperinci. Teknologi dan kejuruteraan yang diperlukan untuk menjadikan ruang suria sebagai realiti sudah ada, dia menegaskan, tetapi dengan apa-apa idea baru yang mahal, ia turun ke greenbacks dan gumption.
"Ia tidak seperti gabungan - tidak ada fizik baru yang terlibat, " kata Mankins, merujuk kepada ITER, kerjasama 35 negara untuk membina reaktor fusion di Perancis. "Tiada sos rahsia. Ia adalah halangan kewangan untuk mendapatkan pembiayaan untuk membangunkan unsur-unsur dan menunjukkan seni bina baru yang diperlukan untuk melakukan ini. "
Mankin dan lain-lain menganggarkan jumlah kos untuk membangun, membina, melancarkan dan memasang semua komponen loji janakuasa suria berasaskan ruang berada pada urutan $ 4 hingga $ 5 bilion-sebahagian kecil daripada tag harga $ 28 bilion di Empangan Three Gorges China. Mankins menganggarkan model skala kerja dengan komponen bersaiz penuh boleh mempunyai $ 100 juta. Sebagai perbandingan, loji nuklear Watts Bar yang baru-baru ini telah dibina oleh Tennessee Valley Authority telah mengambil masa selama 43 tahun untuk membina, dari mula menjadi permulaan yang garang, dan kos $ 4.7 bilion yang diceritakan.
Secara kritikal, apa yang pengguna bayar - harga setiap kilowatt-jam-perlu berada di tempat yang sama seperti sumber tenaga konvensional yang dihasilkan dengan arang batu, gas asli dan nuklear, yang berkisar antara 3 hingga 12 sen setiap kilowatt-jam. Hidroelektrik boleh menjadi murah, kurang dari satu sen per kilowatt-jam-tetapi hanya jika anda cukup bernasib baik untuk tinggal di rantau ini dengan banyak sungai aliran tinggi, seperti di bahagian Kanada dan Wisconsin. Geothermal juga sangat menjimatkan, memeriksa pada 3 sen per kilowatt-jam, tetapi anda perlu bertanya kepada orang Iceland bagaimana mereka suka bil kuasa mereka. Dan penyokong angin menyuarakan berita tahun lalu bahawa kos bagi sumber yang boleh diperbaharui telah berkurangan kepada 2.5 sen setiap kilowatt-jam.
Mendapatkan kos ke dalam digit dua rendah atau bahkan satu digit sen bagi setiap kilowatt-jam adalah sangat penting untuk menjadikan ruang suria sebuah utiliti yang kompetitif, kata Gary Spirnak, Ketua Pegawai Eksekutif syarikat tenaga Solaren yang berpangkalan di California.
Syarikat Spirnak diluluskan sebagai pembekal tenaga suria di California, dan telah menyusun perjanjian bekalan dengan Pasifik Gas dan Elektrik, namun model perniagaannya sepenuhnya berasaskan penjanaan kuasa mereka dari solar yang dituai angkasa. Solaren sedang dalam proses merundingkan perjanjian baru dengan satu atau lebih utiliti. Syarikat ini mempunyai hak paten di Amerika Syarikat untuk reka bentuknya di Eropah, Rusia, China, Jepun dan Kanada, dan telah memperoleh pusingan pertama pembiayaan untuk demonstrasi berasaskan makmal teknologi komponennya pada tahun berikutnya. Spirnak berharap dapat meyakinkan para pelabur untuk menyokong kilang perintis 250 megawatt menjelang akhir fasa pembangunan dan ujian, mungkin dalam tempoh lima tahun.
Dua struktur kunci diperlukan untuk ruang solar untuk berfungsi. Pertama, penguat kuasa pepejal yang cekap menukar elektrik dari cahaya matahari yang dikumpulkan ke gelombang frekuensi radio, dan penerima di atas tanah yang menukar semula gelombang RF ke dalam elektrik.
Paul Jaffe memegang rekod pemetaan rekod Makmal Penyelidikan Tentera Laut, ruang dipatenkan modul penukaran solar "langkah" di hadapan ruang ujian vakum haba. (Paul Jaffe) 
Prototaip Solar Space: Modul penukaran cahaya matahari ke gelombang mikro untuk ruang solar adalah yang pertama diuji dalam keadaan seperti ruang. Robot angkasa akan digunakan untuk memasang ribuan untuk mewujudkan pemancar satelit solar ruang. (Paul Jaffe) 
Prototaip modul penukaran ruang solar NRL telah diuji dalam vakum terma dan kemudahan ujian pencahayaan solar simulasi. (Paul Jaffe) Paul Jaffe, jurutera di Makmal Penyelidikan Angkatan Laut di Washington, DC, bekerja pada dua prototaip modul pengumpulan, yang mana ia merujuk sebagai "sandwic" sejak pemungut suria, penukar kuasa dan pemancar RF semuanya dihancurkan bersama dengan satu kaki - jubin persegi dua inci tebal. Berat setiap modul individu akhirnya menentukan harga elektrik yang diedarkan di atas tanah; dari segi watts per kilogram yang dilancarkan, Jaffe berkata reka bentuk jubin asas masuk sekitar 6 watt per kilogram.
Mengambil kira bahawa output kuasa, hayat kuasa solar selama 20 tahun, kos operasi $ 2, 500 setiap kilo, dan tahap kos yang berbeza bagi komponen itu sendiri, Jaffe mengira bahawa jika jisim berkurang dan watt meningkat kepada 500 watt per kilo, itu sama dengan kos sebanyak 3 sen setiap kilowatt-jam.
"Melakukan perkara-perkara yang sangat mudah untuk mengurangkan jisim itu membawa kami ke dalam julat 100 watt per kilogram, dan 1, 000 watt per kilogram tidak gila, " katanya. "Anda mendapat kecekapan yang sangat baik dengan teknologi solar semasa yang sudah tersedia secara komersial, dan kami membawa sekitar penukar RF yang sangat cekap dan ringan ini dalam poket kami setiap hari."
Penukar RF adalah sebab mengapa telefon bimbit berfungsi pada dasarnya dimuliakan walkie-talkies yang isyaratnya dibantu bersama oleh rangkaian stesen relay isyarat. Penukar di telefon menerjemahkan gelombang radio ke dalam data yang kita fahami-audio-dan sebaliknya. Teknologi ini adalah pusat penyelidikan ke angkasa solar di Caltech, dalam kerjasama antara saintis dan jurutera di sana dan Northrop Grumman.
Spirnak mengatakan teras utama kerja Solaren dalam beberapa bulan kebelakangan ini telah merosot berat modul mereka. Walaupun roket-roket yang boleh digunakan semula akan mengetuk kos pengeluaran keseluruhan lebih jauh, Spirnak tidak memegang nafas dalam jangka masa terdekat; dia memikirkan menggunakan kenderaan angkat berat konvensional untuk mendapatkan komponen Solaren ke angkasa lepas.
"Kami menghabiskan banyak masa kejam dengan mengambil berat daripada sistem, " kata Spirnak. "Kita boleh membungkus elemen-elemen besar individu ke dalam pelancar tunggal, dengan beberapa origami yang menarik, " walaupun menyampaikan seluruh sistem ke angkasa akan memerlukan beberapa peluncur super berat.
Jaffe berkata soalan tunggal paling biasa yang dia dapat apabila bercakap tentang ruang solar tidak sama ada ia boleh atau harus dilakukan, tetapi betapa berbahayanya rasuk tenaga dari angkasa. Bukankah burung-burung dan kapal-kapal terbang di langit apabila mereka melewati rasuk?
"Jika anda duduk di luar pada waktu petang yang cerah selama 15 minit, anda tidak akan dibakar, " jelasnya. "Radio, TV dan telefon kami tidak memasak kami, dan mereka semua mempunyai kekerapan yang sama seperti apa yang dicadangkan. Terdapat had keselamatan [pada transmisi gelombang mikro] yang ditetapkan oleh IEEE [Institut Elektrik dan Elektronik Jurutera], jadi anda merancang sistem untuk memastikan kuasa tersebar di kawasan yang luas. Ia tidak akan secara tidak sengaja berubah menjadi sinar kematian. "
Untuk mendapatkan nisbah kos-berat yang terbaik, kecekapan skala, dan mempunyai kapasiti penjanaan elektrik yang setara dengan loji kuasa nuklear purata (1 hingga 2 gigawatt), apa-apa rangkaian pengumpulan solar dalam ruang perlu kira-kira satu kilometer diameter.
Penerima koleksi di atas tanah perlu sangat besar untuk loji solar berasaskan ruang untuk menjana sekitar satu gigawat tenaga, pengumpul suria satu kilometer (.62 batu) akan menyerap tenaga ke kilometer 3.5 kilometer (2 batu ) penerima di atas tanah. Ini memerlukan kawasan sekitar 900 ekar. Bandingkan dengan solar panel solar Solar Star di California, kini utiliti solar terbesar Amerika Syarikat, yang menduduki 3, 200 ekar.
Transmisi kuasa frekuensi radio mempunyai satu kelemahan penting: panjang gelombang "selamat" yang juga tidak akan dibiaskan oleh sesuatu yang semudah hujan lebat, tersumbat melalui transmisi radio biasa, serta penggunaan tentera, perindustrian dan satelit.
Pengkritik angkasa solar, yang terkenal di kalangan mereka Elon Musk, berkata kecekapan ekonomi tidak dapat dicapai kerana semua penukaran dan pengubahan kuasa yang diperlukan.
Tetapi Jaffe berharap bahawa retakan lama pada gabungan tidak akan menjadi kenyataan mengenai solar suria: "Telah 10 tahun lagi selama 60 tahun yang lalu, " dia ketawa.
Mankin menekankan bahawa dengan ramalan penduduk global meletup kepada 11.3 bilion menjelang akhir abad, dengan hampir semua itu diwakili di dunia membangun, ruang solar memerlukan pelaburan yang serius oleh entiti awam serta rakan kongsi swasta. Beliau berkata tenaga bersih yang banyak adalah diperlukan untuk memenuhi keperluan asas manusia, serta menangani kerosakan alam sekitar yang terjamin jika semua tenaga itu berasal dari sumber-sumber konvensional.
"Sekiranya campuran sumber tenaga tidak berubah secara radikal, tidak ada cara kita akan mendapat karbon neutral, " kata Mankins. "Anda juga tidak dapat memberitahu 800 juta orang di China bahawa mereka mesti berada dalam kemiskinan yang sangat buruk. Terdapat keperluan bukan sahaja untuk mengimbangi penggunaan karbon hari ini, tetapi untuk melihat ke hadapan 70 tahun dan bagaimana kita akan mengimbangi tiga kali penggunaan hari ini. Kami benar-benar memerlukan penyelesaian yang besar. "
