移動中の航空機から送信されるワイヤレス電力

11月の荒れ狂う日、セスナターボプロップ機が最大70ノットの横風の中、上空5,000メートルでペンシルベニア上空を飛行した。これは小型飛行機が飛んでいたのとほぼ同じ速度だった。しかし、でこぼこした状況は、飛行中に地上の受信機にワイヤレスで電力をビームダウンするというその使命を妨げませんでした。

この試験飛行は、移動中の航空機から初めて電力が供給されたことを示した。この実験はバージニア州アッシュバーンに本拠を置く新興企業Overview Energyによって実施された。同社は12月にこの偉業を発表してステルスモードから脱却した。

しかし、この飛行のより大きな目的は、宇宙から地球に電力をビームするという、より壮大な野望の実現可能性を実証することでした。オーバービュー社は、衛星を静止軌道（GEO）に打ち上げて、太陽が沈まない場所でろ過されていない太陽エネルギーを収集し、この豊富な量を人類にビームで戻すことを計画しています。太陽エネルギーは近赤外線として伝達され、地上にある既存の太陽電池パネルで受信されます。

宇宙太陽光発電として知られるこの遠大な戦略は、過去 10 年間にわたって空想的な研究と真剣な研究の両方の対象となってきました。カリフォルニア工科大学の宇宙太陽光発電プロジェクトは、マイクロ波を使用して宇宙に電力を伝送する実証ミッションを2023年に開始した。そして地上波の電力ビームも登場しています。米国国防高等研究計画局 (DARPA) は 2025 年 7 月に、レーザー光線を使用して 8.6 キロメートルを 30 秒間で 800 ワットの無線送信電力の新記録を樹立しました。

しかし、11 月までは、移動するプラットフォームから地上の受信機に電力を積極的に送信する人は誰もいませんでした。

オーバービュー社のテストではほんの少しの電力しか転送されなかったが、同社が宇宙に送ることを計画しているものと同じコンポーネントと技術を使って行われた。 「これは、移動プラットフォームからかなりの範囲やパワーで光パワービームを送信するのは初めてであるだけでなく、すべての機能部品がすべて連携して動作するパワービームを実際に実行したのはこれが初めてです」と、Overview の CEO である Marc Berte 氏は述べています。 「これは、私たちが宇宙に行って長期的にスケールアップするのと同じ方法論と機能です。」

このアプローチは十分に説得力があったため、パワービームの専門家である Paul Jaffe 氏は DARPA のプログラム マネージャーの職を辞し、システム エンジニアリングの責任者として同社に入社しました。 DARPA に入社する前は、ジャッフェ氏は米国海軍研究所で 30 年間勤務していました。

「これは実際に効果がありそうです」 -ポール・ジャッフェ

カンファレンスで Berte 氏が Overview の計画について説明するのを聞いたことが、Jaffe 氏にこのスタートアップにチャンスを与えるよう説得するのに役立った。 「これは実際に使えそうだ」とジャッフェ氏は当時思ったことを覚えている。 「他の多くのコンセプトの問題点の多くを回避しているようです。家に帰って妻に、問題はほぼ解決したように感じたと話したのを覚えています。そこで私はこう考えました。 [I] DARPA プログラムマネージャーの職を途中で辞めて、別のことをしようとするなど、ほとんど前例のないことをするのですか?」

Jaffe 氏にとって、最も説得力のある理由は、宇宙ベースの太陽光発電の電力密度問題に対する Overview のソリューションにありました。出力密度の低いビームは、地表の単一点に過度に集中したエネルギーを照射しないため安全ですが、利用可能な太陽エネルギーを供給するというタスクの効率は低くなります。ビームの密度が高いほど効果は高まりますが、その場合、研究者は安全性を維持するために何らかの方法を開発する必要があります。

スタートアップの概要 Energy は、宇宙ベースの太陽光発電がどのように衛星から地球に送られるかを実証します 概要 エネルギー

宇宙太陽光発電が波を起こす

多くの研究者は、ワイヤレス電力のビームとしてマイクロ波を選択することに落ち着いています。しかし、このような強烈な波を地球に発射することによる安全性への懸念に加えて、別の問題があるとジャッフェ氏は言う。マイクロ波は彼が電磁スペクトルの「ビーチフロント特性」と呼ぶものの一部であり、2～20ギガヘルツの範囲は5Gセルラーネットワークなど他の多くの用途のために確保されている。

「実際のところ、今日軌道上でマイクロ波電力伝送を使用する完全に動作可能な太陽光発電衛星が魔法のように稼働し、地上に数キロメートル規模のマイクロ波電力衛星受信機が魔法のように設置されていたとしても、スペクトルがこの種の伝送を行うために割り当てられていないため、電源を入れることはできません。」とジャッフェ氏は言います。

代わりに、Overview は密度が低く、広視野の赤外線を使用することを計画しています。既存の実用規模の太陽光発電所は、昼間に太陽のエネルギーを受け取るのと同じように、ビームされたエネルギーを受け取ることができます。したがって、「受信機はすでに構築されています」と Berte 氏は言います。次の大きなステップは、地球低軌道用のプロトタイプ実証機であり、その後、2030 年までにメガワット、その 10 年後半までにギガワットの電力を放射する GEO 衛星を開発したいと考えています。

宇宙発電の実現可能性については多くの疑問が溢れている。これは、軌道上のデブリに耐えられる能力や発電所の立ち上げにかかる法外な費用など、まだ証明すべきことがたくさんある珍しい技術です。 (同社によれば、Overview の衛星は地球上で折り畳まれた構成で構築され、軌道に乗せられた後に展開されます)。

「打ち上げの単位質量あたりのコストを下げることは大きな意味があります」とジャッフェ氏は言う。 「そうなると、比電力を高めることが問題になります。Overview で取り組んでいるテクノロジーの多くは、まさにそれに焦点を当てています。」