Japan planerar att genomföra ett experiment där elektricitet som genereras med solpaneler i rymden ska överföras till jorden med hjälp av mikrovågor – något som kan bli först i världen och som kan bidra till att lösa elbrist samt hjälpa framtida månutforskning.

Den japanska rymdmyndigheten Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Japan Space Systems och andra organisationer ska genomföra experimentet redan under detta räkenskapsår. Testet går ut på att skjuta upp en liten satellit med en solpanel som är omkring två meter bred när den fälls ut. Satelliten ska placeras i omloppsbana på cirka 450 kilometers höjd, där den omvandlar elektricitet till mikrovågor och skickar dem till en utpekad plats i Japan.

Satsningen har fått namnet Ohisama Project, efter ett japanskt ord för solen.

Experimentet ska kontrollera om satelliten kan överföra elektricitet som planerat och avgöra över hur stort område mikrovågsmottagare behöver placeras på marken. Den överförda energin kan spridas över ett område på 20 till 40 kilometer. Mottagare ska placeras inom en radie på 40 kilometer, med centrum i Saitama-prefekturen nära Tokyo. Flera överföringstester ska genomföras under flera månader.

Först i världen

År 2023 lyckades California Institute of Technology överföra mikrovågor från en satellit till marken. JAXA-projektet siktar på att bli först i världen med att utvinna elektricitet ur mikrovågor som tas emot från rymden, även om satellitens elproduktionskapacitet är relativt liten – upp till 720 watt.

Projektet ska också undersöka mikrovågornas effekter på jonosfären, den övre delen av atmosfären. Jonosfären innehåller plasma bestående av elektroner och joner. Om detta plasma störs av satellitens energiöverföringar skulle det kunna störa de radiovågor som används för GPS och trådlös kommunikation.

Testsatelliten ska skjutas upp med en liten Kairos-raket som utvecklas av den japanska startupen Space One.

Kan utnyttja solen

Solenergi från rymden påverkas inte av väder och kan utnyttja den starka solstrålningen i rymden för att nå en elproduktionseffektivitet som är omkring fem gånger högre än system på jorden. Ett sådant system skulle kunna användas för att skicka energi via mikrovågor till områden med elbrist.

JAXA har som mål att senast 2050 skjuta upp en stor elproducerande satellit i geostationär omloppsbana på cirka 36 000 kilometers höjd. Den skulle kunna producera 1 gigawatt elektricitet, motsvarande ett kärnkraftverk.

Även om kostnaden för att bygga en sådan satellit kan stiga till 1,2 biljoner yen, motsvarande 7,5 miljarder dollar, är projektets mål att hålla produktionskostnaden för el på omkring 7–10 yen per kilowattimme, jämförbart med solkraftsanläggningar på marken.

2,5 kvadratkilometer

För att förverkliga visionen krävs att solpaneler som täcker 2,5 kvadratkilometer placeras ut. JAXA planerar experiment för att försöka fälla ut och bygga stora strukturer i rymden.

Rymdbaserad solkraft föreslogs första gången i USA 1968, men har ännu inte blivit verklighet på grund av det stora antal tunga raketer som krävs för att transportera utrustningen. När företag som SpaceX från 2010-talet gav sig in på marknaden för raketuppskjutningar ökade transportkapaciteten och vissa hinder sänktes.

Tekniken för att överföra elektricitet från rymden skulle också kunna användas vid månutforskning. Det USA-ledda Artemisprogrammet överväger att bygga en bas nära månens sydpol, ett område där det kan vara svårt att producera elektricitet på grund av begränsat solljus.

Genom att överföra elektricitet från en elproducerande satellit i omloppsbana runt månen skulle robotar och månbilar kunna förses med ström även nära sydpolen.

– Ohisama Project kommer att demonstrera tekniker som kan användas vid månutforskning, exempelvis satellitens positionering och mikrovågskontroll, sa JAXA-docenten Koji Tanaka.

För att rymdbaserad solkraft ska bli verklighet krävs också att juridiska ramverk etableras.

– Regler behövs för att säkra de mikrovågsfrekvenser som används för energiöverföring, sa Hiroki Yanagawa, biträdande chef för Japan Space Systems enhet för satellitobservation.