A Nyikolaj Kardasev által 1967-ben megalkotott Kardasev-skála két szempont alapján határozza meg egy civilizáció fejlettségét, mégpedig a technológiai fejlettség valamint az energiatermelés szempontjából. A második tulajdonképpen az alapfeltétele az elsőnek, hiszen minél több energia áll a rendelkezésünkre, annál gyorsabban tudunk fejlődni - és persze minél gyorsabban fejlődünk, annál több energiát tudunk előállítani. Nem csoda, hogy a fizikusok és matematikusok régóta kísérleteznek olyan ötletekkel, amelyekkel az eddigieknél jóval hatékonyabban tudnánk kiaknázni a rendelkezésünkre álló energiaforrásokat, amelyek közül a legkézenfekvőbb a napenergia hasznosítása.

Erre talán a legismertebb példa a Freeman Dyson által kitalált Dyson-gömb, ami egy adott csillag összes energiáját képes lenne hasznosítani, és noha ennek megvalósításánál még nem tartunk, egy néhány évtizeddel ezelőtt még hasonlóan tudományos fantasztikumnak tűnő ötlet már a következő évtizedekben valósággá válhat.

Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij, a modern rakétatudomány egyik atyja már az 1920-as években lefektette az elméleti alapjait a Föld körül keringő naperőműveknek, amelyek a földi erőműveknél sokkal hatékonyabban tudnák kiaknázni a napenergiában rejlő lehetőségeket. Bár a megújuló energiát biztosító technológiák kétségkívül hatalmas fejlődésen mentek keresztül, ezzel együtt egyre hatékonyabbak és olcsóbbak is lesznek, a szél- és a napenergiának mindig is meglesz az a hátránya, hogy az ilyen erőművek nem képesek folyamatos energiatermelésre. Ennek egyik megoldása lehet, ha a napenergiát nem a Földön, hanem a világűrben, Föld körül keringő naperőművekkel termelnénk, ami azonnal két problémát is megoldana: a folyamatosan a nap felé forduló napelemek 0-24-ben képesek lennének az energiatermelésre, ráadásul mivel a Föld légköre sem lenne az útban, így sokkal hatékonyabban is tudnának működni.

Ciolkovszkij ötlete a 20. század során főként a sci-fi íróknak nyújtott muníciót, ám ahogy Dr. Stefania Soldini és Amanda Jane Hughes, a Liverpooli Egyetem kutatói a The Conversationben megjelent írásukban bemutatják, már nincs olyan messze az idő, amikor a technológia megvalósulhat. Az Európai Űrügynökség éppen nemrég indított egy programot ezeknek a technológiáknak a fejlesztésére, amelynek keretében minden olyan ötletet várnak, ami előmozdíthatja a Föld körül keringő naperőművek megvalósítását. Ha a program sikeres lesz, az valódi áttörést jelenthet a fejlesztésben, hiszen az űrbéli naperőműnek ma még több olyan eleme is van, amire inkább csak elméletek vannak, hogy hogyan is kéne működnie.

Az egyik megoldatlan probléma, hogy hogyan lehetne egy ilyen hatalmas struktúrát Föld körüli pályára állítani. Ahhoz, hogy hatékony legyen, az űrnaperőmű mérete akár a tíz négyzetkilométert is elérhetné, így pedig rendkívül könnyű anyagokkal kell dolgozni, hiszen az egész projekt legdrágább része maga az eszköz pályára állítása lenne. Az egyik, széles körben támogatott javaslat szerint a naperőművet több ezer kisebb, napelemmel felszerelt műholdból kéne megalkotni, amelyek az űrben állnának össze egy nagy struktúrává. 2017-ben a Kaliforniai Műszaki Egyetem (Caltech) kutatói már kidolgoztak egy lehetséges megoldást ennek a megvalósítására, és egy olyan napelempanel prototípusát is megalkották, amelyből egy négyzetméter mindössze 280 grammot nyom, vagyis alig nehezebb, mint például egy okostelefon.

Hasonló technológiával kísérleteznek a Liverpooli Egyetem kutatói is, akik 3D-nyomtatással olyan hajlékony "napvitorlákat" igyekeznek előállítani, amelyek képesek energiává alakítani a napsugarakat, így űreszközök működtetésére ugyanúgy alkalmasak lehetnek, mint egy naperőmű megalkotására. A 3D-nyomtatás kulcsfontosságú lehet az új technológia szempontjából, hiszen ez a jövőben lehetővé teheti, hogy a naperőművekhez szükséges alkatrészeket egyenesen az űrben, a Nemzetközi Űrállomáson vagy a még csak tervezett Lunar Gateway űrállomáson nyomtassák ki, így megspórolva a felbocsátás költségeit. Következő lépésként pedig már nem csak a gyártás történhetne az űrben, hanem az alapanyagok beszerzése is, hiszen a kutatók régóta vizsgálják a lehetőségeit annak, hogyan tudnák az aszteroidákról vagy akár a Hold felszínéből kibányászni a különböző eszközök előállításához szükséges anyagokat.

A másik komoly technológiai kihívás a naperőmű által begyűjtött energia visszajuttatása a Földre, hiszen az a mai technológiánál vezetékek segítségével történik, ami az űrben nem megoldható. Az egyelőre még csak körvonalazódó tervek szerint a napelemekből nyert elektromosságot elektromágneses hullámokká, mikrohullámmá vagy lézerré alakítanák és így sugároznák le a földi antennáknak, amelyek aztán az elektromágneses energiát visszaalakítanák elektromossággá. A japán űrügynökség 2006-ban már bemutatott egy olyan eszközt, amivel ez elméletben lehetséges, és persze ne feledkezzünk meg arról sem, hogy a vezeték nélküli energiatovábbítással az űrkutatáson kívül is régóta aktívan foglalkoznak.

Ami a szerzők szerint biztosra vehető, hogy az ilyen Föld körül keringő naperőművek már a következő évtizedekben megvalósulhatnak. Konkrét terve erre egyelőre csak Kínának van, akik 2016-ban egy olyan naperőmű terveit mutatták be, ami 2 gigawatt energiát tudna előállítani. Az Omega névre keresztelt erőművet 2050-ben akarják üzembe helyezni, és maximális kapacitáson több mint hatmillió földi napelem teljes kapacitását tudná kiváltani.

(Fotó: NASA)

Kapcsolódó cikkek a Rakétán:

Harmadára rövidítheti a Mars-utazást egy új nukleáris hajtómű Az új hajtómű biztonságosabb és megbízhatóbb, mint a korábbi nukleáris hajtóművek, és sokkal hatékonyabb, mint a mai, kémiai hajtóanyaggal működő rakéták.

Megtalálták a napenergia "szent grálját", állítja egy titokzatos cég, amit Bill Gates finanszíroz Úgy tűnik, a milliárdos megint jó helyre tette a pénzét.

A NASA bemutatta a terveit a Hold meghódítására A most kiadott 13 oldalas dokumentumban szó van a Hold körül keringő űrállomásról és olyan járműről is, amiben az asztronauták heteket is eltölthetnek a Hold felszínén. Meg persze a holdbázisról is.