Měsíc jako gigantická baterka. Japonci staví solární monstrum, které zastíní i Star Wars

Jedenáct tisíc kilometrů solárních panelů kolem měsíčního rovníku. Koncept japonské korporace Shimizu existuje od roku 2009 a dodnes nemá konkurenci v měřítku.

Foto: JeniKirbyHistory

Představte si pás fotovoltaických článků, který obepíná celý Měsíc jako prsten. Elektřina z něj putuje kabely na přivrácenou stranu, tam se mění na mikrovlnný a laserový paprsek a letí 384 tisíc kilometrů k přijímačům na Zemi. Žádná oblačnost, žádná noc, protože někde na měsíčním rovníku vždy svítí Slunce. Zní to jako scénář z dílny Lucasfilmu, jenže za návrhem nestojí filmaři, ale inženýři jedné z nejstarších japonských stavebních firem. A právě propast mezi vizionářskou smělostí konceptu a tím, co dnes reálně umíme, dělá z Luna Ringu fascinující sondu do horní hranice lidské energetické ambice.

Prstenec, který obejme celý Měsíc

Luna Ring není čerstvá novinka. Konferenční příspěvek autorů z CSP-Japan a Shimizu Corporation byl publikován 28. 1. 2010, firemní brožura nese copyright 2009. Současná virální vlna, která koncept znovu vytáhla na povrch, je tedy recyklace patnáct let starého návrhu, jehož parametry ale dodnes berou dech.

Podle technické brožury Shimizu má pás vést po celém měsíčním rovníku, tedy zhruba 11 000 km. Jeho šířka by postupně rostla z několika kilometrů až na 400 km. Energii mají k Zemi vysílat mikrovlnné antény o průměru 20 km na frekvenci 20 GHz a laserové vysílače s vlnovou délkou 1 μm. Na zemi by paprsky zachycovaly rectenny o průměru dvou kilometrů a laserové přijímače o rozměrech 1 000 × 500 metrů.

Pro srovnání: Hvězda smrti ze Star Wars má v kanonickém popisu průměr 160 km. Šířka solárního pásu Luna Ringu by ji v plném rozsahu dvakrát a půl překonala. A zatímco superlaser Hvězdy smrti ničí planety, japonský prstenec má planetu zásobovat čistou energií. Popkulturní analogie sedí měřítkem i principem energetického paprsku, jen s opačným znaménkem.

Co umíme dnes: 55 metrů a 1,8 kilowattu

Shimizu neprodává jen vizualizaci. Firma popisuje konkrétní stavební logiku: těžbu měsíčního regolitu, telerobotickou výstavbu 24 hodin denně a automatické továrny na výrobu solárních článků přímo na povrchu Měsíce. Jenže mezi konceptem a realitou zeje technologická propast, kterou nejlépe ilustruje jedno číslo.

V březnu 2015 provedla JAXA dosud nejpokročilejší japonskou demonstraci bezdrátového přenosu energie mikrovlnami. Vysílací výkon: přibližně 1,8 kW. Vzdálenost: 55 metrů. Od padesáti pěti metrů ke 384 tisícům kilometrů, to není inkrementální pokrok, to je kvalitativní skok o několik řádů. Sama JAXA ve svém FAQ uvádí, že kosmická solární energetika není řešením pro „příští dekády“ a že dostupná, bezpečná a spolehlivá energie v potřebném měřítku je ještě „mnoho let“ daleko.

Luna Ring tak z hlediska dnešní reality funguje spíš jako strop představivosti oboru než jako projekt s harmonogramem. Shimizu nezveřejnila rozpočet, realizační plán ani datum zahájení. Firma koncept řadí do sekce „dream“ na svém webu, vedle lunární základny a plovoucího města.

Evropa a Čína: jiná cesta, stejný cíl

Japonsko není samo. ESA v programu SOLARIS zkoumá orbitální variantu, satelity na geostacionární dráze, které by mikrovlnami zásobovaly pozemní sítě. Základní scénář počítá s 54 satelity do roku 2070 a odhadovanými náklady 418 miliard eur. Vedle toho ESA studuje i lunární variantu GE⊕-LPS: stanici vyrobenou z měsíčních zdrojů, která by dodávala 23 MW především pro lunární operace, řádově skromnější záměr než jedenáctitisícový prstenec.

Čína v prosinci 2023 oficiálně popsala ambici orbitální solární elektrárny s demonstračními družicemi pro ověření přenosu. Ani Peking nepočítá s pásem kolem rovníku, jde o kompaktnější orbitální řešení.

Rozdíl je v logistice. Orbitální satelity nepotřebují nejdřív vybudovat těžební a výrobní infrastrukturu na Měsíci. Luna Ring naopak staví na předpokladu, že jednou bude levnější vyrábět solární panely z regolitu přímo na místě, než je vynášet ze Země. ESA k tomu dodává, že přesun materiálu z Měsíce do geostacionární dráhy vyžaduje přibližně pětkrát menší změnu rychlosti než start ze zemského povrchu. Dlouhodobě může mít lunární výroba výhodu, krátkodobě jsou orbitální koncepty o generaci blíž realizaci.

Paprsek z nebe: co může pokazit

Bezdrátový přenos gigawattů energie není jen inženýrská výzva. JAXA jmenuje dopady mikrovlnného paprsku na lidské zdraví, letadla, ionosféru a elektroniku. U laseru přidává nutnost ochrany zraku a omezení přístupu veřejnosti v okolí přijímačů. ESA rozšiřuje seznam o vlivy na flóru a faunu, atmosféru, počasí a pozemní infrastrukturu.

Shimizu sama počítá s tím, že laser funguje spolehlivě jen za jasné oblohy, zatímco mikrovlny procházejí mraky bez výrazných ztrát. Dvojí přenosový kanál je tedy pojistka, ale zároveň zdvojnásobuje nároky na pozemní infrastrukturu a bezpečnostní certifikaci.

Otevřená zůstává i geopolitická otázka: kdo kontroluje paprsek, který může dodat energii kamkoli na Zemi? Shimizu tuto dimenzi neřeší. Ale každý, kdo si přečte parametry dvacetikilometrové mikrovlnné antény, si ji položí sám.

Firma za vizí

Shimizu Corporation není garážový startup. Založena roku 1804, dnes zaměstnává přes 21 tisíc lidí v konsolidované skupině, roční tržby přesahují 1,9 bilionu jenů a od roku 1944 provozuje vlastní technologický institut. Kapacity na konstrukční a materiálový výzkum má. Co nemá, je lunární realizační program s rozpočtem a termíny.

Jako orientační kotva: JAXA u jediného gigawattového orbitálního systému uvádí, že stavební náklad by musel klesnout pod 1,2 bilionu jenů, aby se cena elektřiny dostala na 8 jenů za kilowatthodinu, a to bez započtení výzkumu a dopravy. Lunární prstenec o délce 11 000 km by logicky stál násobně víc.

Luna Ring tak zůstává tím, čím byl od počátku: inženýrsky promyšlenou odpovědí na otázku „co kdybychom neměli žádná omezení?“ V době, kdy JAXA testuje přenos na padesát metrů a ESA teprve rozhoduje o dalším kroku programu SOLARIS, je to připomínka, jak daleko sahá horizont a jak dlouhá je cesta k němu.