宇宙空間にはコンセントがありません。ガソリンスタンドもありません。大気圏外の空気のない寒冷な地域でホバリングしている宇宙探査者にとって、電力（または電力の欠如）は死活問題です。しかし、私たちは太陽のおかげで、太陽光発電を簡単に利用できます。
太陽光発電技術は宇宙ミッション中に使用される電力の大部分を生成し、生命維持装置やその他の重要な宇宙船システムの動作を維持します。太陽光発電は非常に重要であるため、NASA はソーラーパネルをより効率的で軽量かつ手頃な価格にするために多大な時間と費用を費やしています。
NASA にとって太陽光発電がいかに重要であるかは、遠くに目を向ける必要はありません。ただ空を見つめてください。人類の最も野心的なプロジェクトの 1 つである国際宇宙ステーション(ISS) は、長さ 114 フィート (35 メートル) の太陽電池アレイ 8 翼の大きさに比べると小さく見えます。各翼には約 33,000 個の太陽電池が搭載されており、そこに当たる太陽光の約 14 パーセントを使用可能なエネルギーに変換します。
しかし、ISS には数十年前のテクノロジーが搭載されています。 NASA の研究開発チームのおかげで、現代の太陽光発電の設計は ISS に搭載されているものよりも大幅に優れています。実際、NASA には、太陽光発電と関連する課題の解決に特化した、先進エネルギー: 太陽光発電と呼ばれる部門全体があります。この部門は民間企業と積極的に提携し、技術開発の加速を期待して科学的知識を共有しています。
この知識共有戦略は機能します。 1989 年、NASA は Iowa Thin Film Technologies, Inc. (現在の PowerFilm, Inc.) と提携しました。パワーフィルムは、紙のように薄い太陽電池を、丸めて保管できる柔軟なシートに組み込む方法を考案しました。このフィルムは信じられないほど効率的でもあり、表面に当たる光の 90% をエネルギーに変換します 。
言い換えれば、これらは 1970 年代の時代遅れの太陽電池のようなものではありません。今日の太陽電池と関連製品は常に改良されています。 NASA の投資が宇宙ミッション、そして母なる惑星に取り残されている私たちにとっても太陽光発電をどのように改善しているのかを読み続けてください。
太陽がやってくる
将来の宇宙旅行には、太陽光発電の継続的な改善が不可欠です。ミッションが深宇宙へとどんどん遠ざかっていくにつれ、太陽光は弱まっていきます。地球の近くで約 400 ワットを生成する 1 メートル四方 (3.2 フィート) のソーラー パネルは、冥王星の近隣で同じ量の電力を生成するには 2,000 倍大きくなければなりません 。
ありがたいことに、他にも有望な製品が開発中です。 NASA のもう 1 つのパートナーである MSGI テクノロジー ソリューションズは、最近、ナノチューブと呼ばれる小さな炭素柱を太陽電池の設計に組み込んだ太陽電池を発表しました。
ナノチューブは、従来のフラット パネルで反射する光子を柱を利用して捕らえ、反射光を減らすのに役立ちます。また、ナノチューブはパネルの表面積を増やし、製品に光を取り込み、より多くのエネルギーを生成する余地を与えます。
それだけではありません。ソーラーパネルメーカーも、埃や汚れに関連する問題に直面しています。 1 平方ヤード (0.9 メートル) あたり 0.1 オンス (2.8 グラム) の小さな塵が堆積すると、ソーラー パネルの効率が 40% も低下する可能性があります。 NASA 職員が NASA 以外の科学者と協力してパネル用の汚れをはじくコーティングを開発したのはこのためで、これは最初に宇宙環境での使用を目的として開発されました 。
いわゆるセルフクリーニングパネルには、薄く透明な導電層があります。埋め込まれたセンサーが蓄積した塵を検出すると、カスケード電荷がコーティングを通して送信され、事実上電磁波で汚れを押し出します。
この種の洗浄技術は 2 つの理由から重要です。 1 つは、故障しやすい機械的な可動部品を使用していないことです。そして 2 つ目は、特にパネルが非常に離れたほこりの多い場所、たとえば火星の表面に設置されている場合、手洗いが必要ないということです。これは、非常に多くの時間ときれいな水を消費する骨の折れる作業です。
太陽光発電のこうした進歩はすべて、ここ地球にも当てはまります。おもちゃやキャンプ用品からラジオに至るまで、多くの消費者製品が最新のソーラーパネルを使用しています。太陽光発電の進歩はより大きな規模にも適用可能であり、まったく新しいタイプの発電所にエネルギーを供給するのに役立つ可能性もあります。
ご覧のとおり、NASA の関与がなければ、太陽光発電技術はおそらくまだ生まれたばかりの科学でしょう。しかし、NASA の進取的な科学者と民間起業家のおかげで、太陽光発電製品は宇宙と地球の両方で改良され続けるでしょう。
