宇宙太陽光発電

宇宙太陽光発電（SBSPまたはSSP ）は、太陽光発電衛星（SPS）を使用して宇宙空間で太陽光を集め、地球に配電するという概念です。その利点には、大気による反射や吸収がないためエネルギーをより多く集められること、夜がほとんどないこと、太陽に面するように方向を定めやすいことなどがあります。宇宙太陽光発電システムは、太陽光を他の形態のエネルギー（マイクロ波など）に変換し、大気を通して地球表面の受信機に送信します。

宇宙船の太陽電池パネルは、ヴァンガード 1 号が無線送信機の 1 つに電力を供給するために使用した 1958 年から使用されていますが、上記の用語 (および頭字語) は、通常、地球上で使用するための大規模なエネルギー送信の文脈で使用されます。

1970年代初頭から様々なSBSP提案が研究されてきたが^{[1] [2]}、2014年現在、宇宙打ち上げコストを考えるとどれも経済的に実行可能ではない。一部の技術者は、宇宙製造やロケット以外の革新的な宇宙打ち上げ技術によって^[update]打ち上げコストを下げることを提案している。

SBSP はコスト以外にも、軌道からエネルギーを伝送する問題など、いくつかの技術的なハードルも生じます。地表から軌道上の衛星まで電線を延ばすことは現在の技術では実現不可能であるため、SBSP の設計には通常、無線電力伝送とそれに伴う変換の非効率性、および地表でエネルギーを受信するアンテナ局の土地利用に関する懸念が含まれます。収集衛星は太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、マイクロ波送信機またはレーザー発信機に電力を供給し、このエネルギーを地表のコレクター (またはマイクロ波レクテナ) に送信します。フィクションの見た目とは異なり、ほとんどの設計では、送信衛星のビームがコースを外れた場合など、人間がうっかり被曝しても害のないビームエネルギー密度を提案しています。しかし、受信アンテナは必然的に巨大になるため、エンドユーザーの近くに広大な土地が必要になります。放射線や微小隕石による損傷による劣化など、宇宙環境への長期暴露に伴う宇宙ベースのコレクターの耐用年数も、SBSP にとって懸念事項となる可能性があります。

2020年現在、SBSPは日本、中国、^[3]ロシア、インド、イギリス、^[4]米国によって積極的に推進されています。

2008年、日本は宇宙基本法を可決し、宇宙太陽光発電を国家目標として定めた。^[5] JAXAは宇宙太陽光発電の商用化へのロードマップを持っている。

2015年、中国宇宙技術研究院（CAST）は国際宇宙開発会議でロードマップを公開した。2019年2月、中華人民共和国科学技術部の機関紙である科技日報は、重慶市碧山区で試験基地の建設が開始されたと報じた。CAST副院長の李明氏は、中国は実用的な価値のある宇宙太陽光発電所を建設する最初の国になることを期待していると語ったと伝えられている。中国の科学者は、2021年から2025年の間にいくつかの中小規模の宇宙発電所を打ち上げる計画を立てていると報じられた。^{[6] [7]} 2019年12月、新華社は、中国が2035年までにメガワット（MW）の電力を地球に供給できる200トンのSBSPステーションの打ち上げを計画していると報じた。^[8]

2020年5月、米海軍研究所は衛星での太陽光発電の初試験を実施した。^[9] 2021年8月、カリフォルニア工科大学（Caltech）は、2023年までにSBSP試験アレイを打ち上げる計画を発表し、同時に、 Caltechの理事であるドナルド・ブレン氏とその妻ブリジット氏が2013年以来、同研究所の宇宙太陽光発電プロジェクトに1億ドル以上を寄付していることを明らかにした。^{[10] [11]} Caltechのチームは、2023年に地球への電力送信を成功裏に実証した。^[11]

1941年、SF作家アイザック・アシモフは、宇宙ステーションが太陽から集めたエネルギーをマイクロ波ビームを使用してさまざまな惑星に送信するというSF短編小説「理由」を出版しました。もともと衛星太陽光発電システム（SSPS）として知られていたSBSPの概念は、1968年11月に初めて説明されました。 ^[12] 1973年、ピーター・グレイザーは、衛星上の非常に大きなアンテナ（最大1平方キロメートル）から地上の現在ではレクテナとして知られるはるかに大きなアンテナにマイクロ波を使用して長距離（たとえばSPSから地球の表面）に電力を送信する方法で、米国特許番号3,781,647を取得しました。 ^[13]

当時グレイザーはアーサー・D・リトル社の副社長だった。NASAは1974年にADL社と契約を結び、他の4社を率いてより広範な研究を行った。彼らは、このコンセプトにはいくつかの大きな問題（主に必要な資材を軌道に乗せる費用と、宇宙でのこの規模のプロジェクトの経験不足）があったものの、さらなる調査と研究に値するほどの見込みがあることを発見した。^[14]

1978年から1986年にかけて、議会はエネルギー省（DoE）とNASAにこの概念を共同で調査する権限を与え、衛星電力システム概念開発評価プログラムを組織した。 ^{[15] [16]}この研究は、現在までに行われた研究の中で最も大規模なものとなっている（予算5000万ドル）。^[17]このようなプロジェクトの技術的実現可能性を調査した報告書がいくつか発表された。その中には次のようなものがある 。

• 資源要件（重要な材料、エネルギー、土地）^[18]
• 財務/経営シナリオ^{[19] [20]}
• 国民の受容^[21]
• 衛星電力システムマイクロ波受信アンテナ施設に適用される州および地方の規制^[22]
• 学生の参加^[23]
• SBSP電力伝送におけるレーザーの可能性^[24]
• 国際協定^{[25] [26]}
• 中央集権化/地方分権化^[27]
• レクテナ設置場所の立入禁止区域のマッピング^[28]
• 配備に関連する経済的および人口学的問題^[29]
• いくつかの質問と回答^[30]
• レーザービームの伝播と直接太陽光励起レーザーに対する気象の影響^[31]
• パブリックアウトリーチ実験^[32]
• 電力送電と受電の技術概要と評価^[33]
• 宇宙輸送^[34]

このプロジェクトは、 1980年の米国選挙後の政権交代により継続されなかった。技術評価局は、「SPSの技術的、経済的、環境的側面については、現在、開発と展開を進めるかどうかの適切な判断を下すには情報が少なすぎる。さらに、さらなる研究がなければ、SPSの実証やシステムエンジニアリングの検証プログラムは、リスクの高い事業となるだろう」と結論付けた。^[35]

1997年、NASAはSBSPの実現可能性の現状を調査するために「フレッシュルック」調査を実施した。DOEの調査から「何が変わったか」を評価する中で、NASAは「米国の国家宇宙政策では、NASAがETO （地球から軌道への）輸送コストを大幅に削減するために、技術（特定の乗り物ではなく）に多額の投資を行うことを求めている。これはもちろん、宇宙太陽光発電の絶対的な要件である」と主張した。^[36]

逆に、 NASAのピート・ウォーデンは、宇宙太陽光発電はアリゾナ砂漠の太陽光発電よりも5桁ほど高価であり、主なコストは軌道への材料の輸送であると主張した。ウォーデンは、考えられる解決策は推測の域を出ず、早くても数十年は利用できないと述べた。^[37]

2012年11月2日、中国はインドとの宇宙協力を提案し、その中でSBSPについて言及した。「インドと中国は、宇宙太陽光発電を地球にもたらすために、他の宇宙開発に意欲的な国々と適切な資金援助を得て長期的な協力関係を築くことができる宇宙太陽光発電イニシアチブとなる可能性がある。」^[38]

1999 年、NASA は以下の目的で宇宙太陽光発電探査研究技術プログラム (SERT) を開始しました。

• 選択された飛行デモンストレーションコンセプトの設計研究を実行します。
• 一般的な実現可能性、設計、要件に関する調査を評価します。
• 将来の宇宙または地上アプリケーションに役立つ高度な SSP テクノロジを活用するサブシステムの概念設計を作成します。
• 米国が（国際的なパートナーと協力して）積極的な技術イニシアチブを実施するための予備的な行動計画を策定する。
• 重要な宇宙太陽光発電 (SSP) 要素の技術開発および実証ロードマップを構築します。

SERT は、将来のギガワット宇宙電力システムのための太陽光発電衛星 (SPS) コンセプトの開発に着手し、太陽エネルギーを変換して地球の表面に照射することで電力を供給し、現在の技術を活用する概念開発の道筋を示しました。SERT は、太陽光を電力に変換するために、集光レンズまたは太陽熱エンジンを備えた膨張式 太陽光発電の 薄い構造を提案しました。このプログラムでは、太陽同期軌道と静止軌道の両方のシステムを検討しました。SERT の結論の一部は次のとおりです。

• 世界的なエネルギー需要の増加は今後数十年にわたって続くと予想され、あらゆる規模の新しい発電所が建設されることになるだろう。
• これらの発電所の環境への影響、そして世界のエネルギー供給や地政学的関係への影響は問題となる可能性がある。
• 再生可能エネルギーは、哲学的にも工学的にも魅力的なアプローチです。
• 多くの再生可能エネルギー源は、固有の土地と水の必要性により、世界的な産業の発展と繁栄に必要なベースロード電力を手頃な価格で提供する能力が限られています。
• コンセプト定義調査に基づくと、宇宙太陽光発電のコンセプトは再び議論される準備が整っているかもしれない。
• 太陽光発電衛星は、生産的な発電所の設置を開始する前に、固定インフラへの想像を絶するほど大規模な初期投資を必要とするものとして考えるべきではなくなりました。
• 宇宙太陽光発電システムは、他のアプローチと比較すると、多くの重要な環境上の利点を備えているようです。
• 宇宙太陽光発電システムの経済的実現可能性は、多くの要因とさまざまな新技術の開発の成功（特に、これまでよりもずっと低コストで宇宙にアクセスできるかどうか）に左右されますが、他の多くの先進的な電力技術オプションについても同じことが言えます。
• 宇宙太陽光発電は、21世紀のエネルギー需要を満たすための選択肢の中で、真剣に検討されるべき候補となるかもしれない。^[39]
• SPSが経済的に実行可能であるためには、低軌道から静止軌道までのペイロード1キログラムあたり100～200ドルの打ち上げコストが必要である。 ^[17]

2014年5月のIEEE Spectrum誌には、佐々木進氏による長文の記事「宇宙はいつも晴れ」が掲載された。^[40]記事には、「何十年もの間、多くの研究やSFの題材となってきたが、宇宙太陽光発電はついに現実のものとなり得る。東京に拠点を置く宇宙航空研究開発機構（JAXA）の研究者らの提案によれば、25年以内に実現する可能性がある」と書かれている。

JAXAは2015年3月12日、電気をマイクロ波に変換し、再び電気に戻すことで、1.8キロワットの電力を50メートル離れた小型受信機に無線送信したと発表した。これは、この種の電力の標準的な計画である。^{[41] [42]} 2015年3月12日、三菱重工業は500メートル離れた受信機に10キロワット（kW）の電力を送信することを実証した。^[43]

SBSP のコンセプトが魅力的なのは、宇宙には太陽エネルギーの収集に関して地球表面に比べていくつかの大きな利点があるからです。

• 宇宙では常に太陽の正午であり、太陽は完全に輝いています。
• 集光面は、大気ガス、雲、塵、その他の気象現象などの障害物がないため、はるかに強い太陽光を受け取ることができます。その結果、軌道上の強度は、地球表面で達成可能な最大強度の約 144% になります。^[要出典]
• 衛星は、春分と秋分の地方時の真夜中に、99%以上の時間照らされ、一晩に最大72分間だけ地球の影に隠れる可能性がある。 ^{[44]軌道上の衛星は、通常1日24時間、一貫して高いレベルの太陽}放射にさらされる可能性があるが、地球表面の太陽電池パネルは現在、1日の平均29%の電力を収集している。^[45]
• 電力は、最も必要としている地域に比較的迅速に直接リダイレクトできます。収集衛星は、地理的なベースロードまたはピークロードの電力需要に基づいて、オンデマンドでさまざまな地上の場所に電力を誘導できる可能性があります。
• 植物や野生動物への干渉が減少します。
• SBSPは石油、ガス、エタノール、石炭火力発電所とは異なり、温室効果ガスを排出しません。また、宇宙太陽光発電は石炭火力発電所や原子力発電所とは異なり、希少な淡水資源に依存したり、競合したりすることもありません。^[46]
• SBSPは太陽光パネルの40倍の発電量があり、環境に有害廃棄物をほぼゼロに抑えます。また、年間99％、1日24時間連続して発電することができます。^[47]
• 宇宙太陽光発電から供給されるクリーンエネルギーが我が国のエネルギー消費量のわずか5％を占めるだけでも、二酸化炭素排出量は大幅に削減されるだろう。^[48]

SBSP コンセプトには、次のようないくつかの問題もあります。

• 衛星を宇宙に打ち上げるには多額のコストがかかります。6.5 kg/kW の場合、電力コストを競争力のあるものにするには、静止軌道 (GEO) に電力衛星を配置するコストが 200 ドル/kg を超えてはなりません。
• マイクロ波光学系は、エアリーディスクビームの広がりを補正するためにギガワット規模を必要とする。通常、静止軌道上の1kmのディスクは2.45GHzで送信し、地球距離で10kmまで広がる。^[49]
• 小さなビーム角度内で電力伝送を制限できない。例えば、静止高度から1キロメートルの受信アンテナターゲット内にとどまるには、0.002度（7.2秒角）のビームが必要です。2019年時点で最も先進的な指向性ワイヤレス電力伝送システムは、半電力ビーム幅を少なくとも0.9度角に広げています。^{[50] [51] [52] [53]}
• アクセス不能性: 地上のソーラーパネルのメンテナンスは比較的簡単ですが、宇宙でのソーラーパネルの構築とメンテナンスは、通常、遠隔ロボットで行われます。コストに加えて、静止軌道で作業する宇宙飛行士は、許容できないほど高い放射線の危険とリスクにさらされ、遠隔ロボットで同じ作業を行うよりも約 1,000 倍のコストがかかります。
• 宇宙環境は過酷であり、PVパネル（使用した場合）は地球上に比べて約8倍の劣化を被る（磁気圏によって保護された軌道を除く）。^[54]
• 宇宙デブリは宇宙空間にある大型物体、特に高度2000km以下のデブリを通過するSBSPシステムなどの大型構造物にとって大きな危険です。1978年にはすでに天体物理学者のドナルド・J・ケスラーが、 LEOでのSPSモジュールの組み立て中に自己伝播する衝突カスケード（現在ではケスラー症候群として知られています）について警告していました。^{[55] [56]} GEOではすべての衛星が同じ方向にほぼ同じ速度で移動しているため、衝突のリスクは大幅に軽減されます。
• マイクロ波ダウンリンクの放送周波数（使用される場合）は、SBSPシステムを他の衛星から分離する必要がある。GEO空間はすでに十分に使用されており、ITU -Rとの調整が必要になる。^[57]
• 地上の受信ステーションの規模が大きく、それに伴うコストもかかる。SBSP 研究者のKeith Henson氏は、5 GW のコストは 10 億ドルと見積もっている。
• 光子から電子へ、そして再び光子から電子へという変換のいくつかの段階でエネルギーが失われる。^{[58] [59]}
• 宇宙電力システムにおける廃熱処理はそもそも難しいものですが、宇宙船全体が太陽放射をできるだけ多く吸収するように設計されると、さらに困難になります。放射ベーンなどの従来の宇宙船の熱制御システムは、太陽電池パネルの閉塞や電力送信機に干渉する可能性があります。
• 廃止費用：小惑星、彗星、惑星の破片との衝突による軌道上宇宙ゴミ問題の悪化を防ぐために、衛星の耐用年数を終えた時点で衛星を軌道から外す費用^[60]は、相当な額になると思われる。デルタV付与の将来的な費用を見積もることは難しいが、衛星を静止軌道から地上軌道に移すために付与しなければならないデルタVの量は1472 m/s ^{2である。再突入時に、崩壊する衛星が地球の大気圏に有害な化学物質を放出するならば、衛星を解体し、}ダウンマス機能を備えた宇宙船内で環境に有害な部品を軌道から外す追加費用を廃止費用に考慮する必要がある。
• これらのシステムは宇宙にあるため、直接制御することはできないのは明らかです。研究者はこれらのシステムを自律的に維持する方法を考案する必要があり、技術的な問題が発生する可能性があります。^[61]
• 研究では、人口の増加により混雑が増し、最終的には軌道上の破片が発生する可能性があることも示されており、これは中国が衛星で行ったテストから結論付けられました。^[62]

宇宙太陽光発電は基本的に3つの要素から構成されています。^[2]

1. 宇宙空間で反射鏡や膨張式ミラーを使用して太陽エネルギーを太陽電池や熱システム用ヒーターに集める
2. マイクロ波またはレーザーによる地球への無線電力伝送
3. 地球上でレクテナ（マイクロ波アンテナ）を介して電力を受信する

宇宙ベースの部分は、重力に逆らって自立する必要はありません（比較的弱い潮汐応力を除く）。地上の風や天候からの保護は不要ですが、微小隕石や太陽フレアなどの宇宙の危険に対処する必要があります。 変換の基本的な方法は、光起電（PV）と太陽動力（SD）の2つが研究されています。 SBSPのほとんどの分析は、太陽光を直接電気に変換する太陽電池を使用した光起電変換に焦点を当てています。太陽動力は、ミラーを使用してボイラーに光を集中させます。太陽動力を使用すると、ワットあたりの質量を減らすことができます。ワイヤレス電力伝送は、さまざまな周波数のマイクロ波またはレーザー放射を使用して、収集されたエネルギーを地球の表面に転送する手段として早くから提案されていました。

ウィリアム・C・ブラウンは1964年、ウォルター・クロンカイトのCBSニュース番組で、飛行に必要な電力をすべてマイクロ波ビームから受け取るマイクロ波駆動の模型ヘリコプターを実演した。1969年から1975年の間、ビル・ブラウンはJPL レイセオンのプログラムの技術ディレクターを務め、 9.6%の効率で30kWの電力を1マイル（1.6km）の距離にビーム送信した。^{[63] [64]}

数十キロワットのマイクロ波電力伝送は、カリフォルニア州ゴールドストーン（1975年）^{[64] [65] [66]と}レユニオン島のグランドバッサン（1997年）^[67]での既存のテストによって十分に実証されています。

最近では、マウイ島の山頂とハワイ島（92マイル離れた）の間で、太陽エネルギーの捕捉と組み合わせたマイクロ波電力伝送が、ジョン・C・マンキンス率いるチームによって実証された。^{[68] [69]}アレイレイアウト、単一放射素子の設計、全体的な効率、および関連する理論的限界に関する技術的課題は現在研究対象であり、2010年のIEEEアンテナおよび伝播シンポジウムで開催された「太陽光発電伝送用電磁無線システムの分析」に関する特別セッションで実証された。^[70] 2013年には、宇宙から地上へのマイクロ波電力伝送に関連する技術と問題を網羅した有用な概要が出版された。これには、SPSの紹介、現在の研究、および将来の見通しが含まれている。^[71]さらに、マイクロ波電力伝送用アンテナアレイの設計に関する現在の方法論と技術のレビューがIEEEの議事録に掲載された。^[72]

レーザー電力送信は、NASAの一部の人達によって、宇宙の産業化への足がかりとして構想された。1980年代、NASAの研究者達は、主に太陽光発電レーザーの開発に焦点を当て、宇宙から宇宙への電力送信にレーザーを使用する可能性に取り組んだ。1989年には、地球から宇宙へレーザーで電力を送信することも有効であることが示唆された。1991年には、月面基地への電力供給のためのレーザー電力送信の研究を含むSELENEプロジェクト（SpacE Laser ENErgy）が開始された。SELENEプログラムは2年間の研究活動であったが、この概念を運用可能な状態にするためのコストが高すぎたため、公式プロジェクトは宇宙での実証に至る前に1993年に終了した。^[73]

レーザー太陽衛星はサイズが小さいため、他の同様の衛星とグループで動作する必要があります。レーザー太陽衛星には多くの利点があり、特に他の衛星と比較して全体的なコストが低いという利点があります。コストは他の衛星よりも低いですが、この衛星に関してはさまざまな安全上の懸念やその他の懸念があります。^[74]レーザーを放出する太陽衛星は、宇宙に約400 km進むだけで済みますが、発電能力が小さいため、持続可能な影響を与えるには数百または数千のレーザー衛星を打ち上げる必要があります。1つの衛星打ち上げには5000万ドルから4億ドルの範囲があります。レーザーは、宇宙で収穫された太陽からのエネルギーを地球に戻し、地上の電力需要を満たすのに役立ちます。^[75]

宇宙発電所を静止軌道に配置する主な利点は、アンテナの形状が一定に保たれ、アンテナを一列に並べるのが簡単になる点です。もう 1 つの利点は、最初の宇宙発電所が軌道上に配置されるとすぐにほぼ連続した電力伝送が可能になることです。LEO では、ほぼ連続した電力を生成するまでに複数の衛星が必要です。

静止軌道からマイクロ波で電力をビーム送信する場合、必要な「光学的開口」のサイズが非常に大きいという難点があります。たとえば、1978 年の NASA SPS 研究では、2.45 GHzのマイクロ波ビームには、直径 1 km の送信アンテナと直径 10 km の受信レクテナが必要でした。これらのサイズは、波長を短くすることでいくらか小さくすることができますが、大気による吸収が増加し、雨や水滴によってビームが遮られる可能性もあります。薄型アレイの呪いのため、複数の小型衛星のビームを組み合わせてビームを狭くすることはできません。送信アンテナと受信アンテナのサイズが大きいため、SPS の最小実用電力レベルは必然的に高くなります。小型の SPS システムは可能ですが、経済的ではありません。^{[オリジナル研究? ]}

LEO（低軌道）宇宙発電所の集合体は、 GEO（静止軌道）宇宙太陽光発電の前身として提案されている。^[76]

地球ベースのレクテナは、ダイオードを介して接続された多数の短いダイポールアンテナで構成されると思われます。衛星からのマイクロ波放送は、ダイポールで約85％の効率で受信されます。^[77]従来のマイクロ波アンテナでは、受信効率は向上しますが、コストと複雑さも大幅に増加します。レクテナの直径はおそらく数キロメートルになります。

レーザーSBSPは月や火星の表面にある基地や車両に電力を供給することもできるため、電源を着陸させるための大量コストを節約できる。宇宙船や他の衛星にも同じ方法で電力を供給することができる。2012年にNASAに提出された宇宙太陽光発電に関する報告書では、宇宙太陽光発電の背後にある技術の別の潜在的な用途として、惑星間有人探査ミッションに使用できる太陽電気推進システムが挙げられると著者は述べている。^{[78] [79] [80]}

SBSP コンセプトの問題点の 1 つは、宇宙打ち上げのコストと打ち上げに必要な物質の量です。

打ち上げられた物質の多くは、最終的な軌道にすぐに運ばれる必要はないため、高効率（ただし低速）エンジンでSPS物質をLEOからGEOに許容できるコストで移動できる可能性が高まります。例としては、イオンスラスタや原子力推進などがあります。プロセスを開始するには、太陽電池パネル、電力変換器、電力送信機などのインフラストラクチャを構築する必要があります。これは非常に高価であり、維持にはさらにコストがかかります。

問題の規模を示すために、太陽電池パネルの質量を1キロワットあたり20kgと仮定すると（支持構造、アンテナ、または集束ミラーの大幅な質量削減は考慮しない）、4GWの発電所は約8万トンの重さになり、^[81]現状ではそのすべてが地球から打ち上げられることになる。しかし、これは飛行する宇宙船の最先端技術からは程遠いもので、2015年時点では150W/kg（6.7kg/kW）であり、急速に向上している。^[82]非常に軽量な設計であれば1kg/kWを達成できる可能性があり、^[83]同じ4GW容量のステーションの太陽電池パネルは4,000トンになる。パネルの質量以外に、オーバーヘッド（目的の軌道へのブーストやステーションキーピングを含む）を追加する必要がある。

これらのコストに、地球ベースのエネルギー生産と比較するのであれば、大型宇宙打ち上げミッションの環境への影響も加える必要があります。比較すると、新しい石炭火力発電所^[84]または原子力発電所の直接コストは、1GWあたり30億ドルから60億ドルの範囲です（それぞれ、CO2排出または使用済み核燃料の貯蔵による環境への全コストは含まれてい_ません ）。

ジェラルド・オニールは、1970年代初頭の打ち上げコストの高さの問題を指摘し、軌道上の太陽発電衛星を月からの資材で建造することを提案した。 [ ^85] 月からの打ち上げコストは、重力が低く大気抵抗がないため、地球からの打ち上げコストよりはるかに低くなる可能性がある。この1970年代の提案は、当時宣伝されていたNASAのスペースシャトルの将来の打ち上げコストを想定していた。このアプローチでは、月にマスドライバーを設置するために多額の先行投資が必要になる。 ^[86]それでも、1979年4月30日、ジェネラル・ダイナミクスのコンベア部門によるNASA契約NAS9-15560に基づく最終報告書（「宇宙建設のための月資源利用」）では、10GWの容量を持つ太陽光発電衛星30基程度のシステムであれば、月資源の利用は地球ベースの資材よりも安価であると結論づけられた。^[87]

1980年にNASAのスペースシャトル打ち上げコストの見積もりが極端に楽観的であることが明らかになったとき、オニールらは、はるかに低い初期費用で月の材料を使用して製造する別の方法を発表しました。^[88]この1980年代のSPSコンセプトは、宇宙での人間の存在よりも、地球に駐留する作業員の遠隔操作による月面の部分的な自己複製システムに依存していました。この提案の高い純エネルギー利得は、月のはるかに浅い重力井戸に由来しています。

宇宙から比較的安価な原材料を1ポンド当たり入手できれば、低質量設計への懸念が軽減され、異なる種類のSPSが構築されることになる。オニールの構想における月面材料の1ポンド当たりの低コストは、月面材料を使用して太陽光発電衛星だけでなく、軌道上のより多くの施設を製造することでサポートされる。月からの打ち上げの高度な技術により、月面材料から太陽光発電衛星を建造するコストが削減される可能性がある。提案されている技術には、ジェローム・ピアソンが最初に説明した月面質量ドライバーと月面宇宙エレベーターがある。 ^{[89]そのためには、}月にシリコン採掘施設と太陽電池製造施設を設立する必要がある。^[要出典]

物理学者のデイビッド・クリスウェル博士は、月が太陽光発電所に最適な場所であると示唆し、月面太陽光発電を推進している。^{[90] [91] [92]}彼が思い描く主な利点は、主に現地で入手可能な月の材料から建設すること、現地の資源利用、遠隔操作の移動式工場とクレーンによるマイクロ波反射鏡の組み立て、ローバーによる太陽電池の組み立てと敷設であり、^[93]これにより、SBSPの設計に比べて打ち上げコストが大幅に削減される。地球と月の周りを周回してマイクロ波ビームを反射する電力中継衛星もプロジェクトの一部である。1GWのデモプロジェクトは500億ドルから始まる。^[94]清水建設は、ルナリングのコンセプトにレーザーとマイクロ波の組み合わせと電力中継衛星を使用している。^{[95] [96]}

小惑星採掘も真剣に検討されている。NASAの設計研究^[97]では、50万トンの小惑星の破片を静止軌道に戻す1万トンの採掘機（軌道上で組み立てる）を評価した。採掘機のうち、従来の航空宇宙グレードのペイロードとなるのはわずか3,000トン程度。残りはマスドライバーエンジンの反応質量で、ペイロードの打ち上げに使用した使用済みロケット段として利用できる。返還された小惑星の100％が有用であり、小惑星採掘機自体は再利用できないと仮定すると、打ち上げコストが約95％削減されることになる。しかし、このような方法の真のメリットは、候補小惑星の徹底的な鉱物調査にかかっており、これまでのところ、その組成については推定値しか得られていない。^[98]一つの提案は、小惑星アポフィスを地球軌道に捕獲し、それぞれ5ギガワットの太陽光発電衛星150基を製造するか、アポフィスの50倍の大きさで、5ギガワットの太陽光発電衛星7,500基を建造できるほどの大きさの、より大きな小惑星1999 AN10を製造することである^[99]

これらのシステムでは、地上の人間や動物が高出力マイクロ波ビームにさらされる可能性が大きな懸念事項です。地球の表面では、提案されている SPSP マイクロ波ビームは、中心で最大強度が 23 mW/cm ²になります。^{[100]これは}太陽放射定数の 1/4 未満ですが、マイクロ波は太陽光よりもはるかに深く組織に浸透するため、このレベルでは、現在の米国労働安全衛生法(OSHA) のマイクロ波の職場被ばく限度である 10 mW/cm ^{2を超えてしまいます。 [101]} 23 mW/cm ²では、研究によると、人間は空間学習と記憶に重大な障害を経験することが示されています。^[102]提案されている SPSP アレイの直径が 2.5 倍に増加すると、地上のエネルギー密度は 1 W/cm ²に増加します。^[a]このレベルでは、マウスの平均致死量は、30～60 秒間のマイクロ波被ばくです。 ^[103] 2.5倍の直径を持つアレイの設計は避けるべきであるが、そのようなシステムの軍事的 二重使用の可能性は明らかである。

アレイサイドローブの設計が適切であれば、ビームエネルギーの95%以上がレクテナに当たるため、受信機の外側のサイドローブはOSHAの長期レベル^[10​​4]を下回る可能性がある。しかし、衛星の偶発的または意図的な誤った指向は、ビーム内の地球上の生命にとって致命的となる可能性がある。

ビームへの曝露は、様々な方法で最小限に抑えることができます。地上では、ビームが正しく向けられていると仮定すると、物理的なアクセスは制御可能でなければなりません（たとえば、フェンスを介して）。ビームを通過する航空機は通常、乗客に保護用の金属製シェル（つまり、ファラデーケージ）を提供し、マイクロ波を遮断します。^{[独自の研究? ]}その他の航空機（気球、超軽量飛行機など）は、現在軍事およびその他の管理空域で行われているように、管理空域を使用することで曝露を回避できます。さらに、設計上の制約として、マイクロ波ビームは野生生物、特に鳥を傷つけるほど強力であってはなりません。レクテナを沖合に配置するという提案がなされてきましたが、^{[105] [106]}腐食、機械的ストレス、生物学的汚染などの深刻な問題が生じます。

フェイルセーフなビームターゲティングを確実にするために一般的に提案されているアプローチは、逆指向性フェーズドアレイアンテナ/レクテナを使用することです。地上のレクテナの中心から放射される「パイロット」マイクロ波ビームは、送信アンテナで位相面を確立します。そこで、アンテナの各サブアレイの回路は、パイロットビームの位相面を内部クロック位相と比較して、送信信号の位相を制御します。パイロットに対する位相オフセットがすべての要素に対して同じに選択される場合、送信ビームはレクテナに正確に中心を合わせ、高度な位相均一性を持つはずです。パイロットビームが何らかの理由で失われた場合（たとえば、送信アンテナがレクテナから外れた場合）、位相制御値が失敗し、マイクロ波電力ビームは自動的に焦点がずれます。^[107]このようなシステムは、パイロットビーム送信機がない場所では、電力ビームを効果的に焦点を合わせることができません。マイクロ波の形で電離層を介して電力をビーム送信することの長期的な影響はまだ研究されていません。

• 1941年: アイザック・アシモフがSF短編小説『理由』を出版。宇宙ステーションが太陽から集めたエネルギーをマイクロ波ビームを使ってさまざまな惑星に送信するという内容。『理由』は『アスタウンディング・サイエンス・フィクション』誌に掲載された。^[108]
• 1968 年:ピーター・グレイザーは、太陽エネルギーを収集してマイクロ波ビームに変換し、使用可能なエネルギーを地球上の大型受信アンテナ (レクテナ) に送信して分配するための、高静止軌道上に数平方マイルの太陽光集熱器を備えた「太陽光発電衛星」システムの概念を発表しました。
• 1973年：ピーター・グレイザーは、衛星上の大型（1平方キロメートル）アンテナから地上の大型アンテナ（現在レクテナとして知られている）にマイクロ波を使用して長距離電力を伝送する方法で、米国特許番号3,781,647を取得しました。 ^[13]
• 1978～1981年:米国エネルギー省とNASAは、太陽光発電衛星(SPS)のコンセプトを徹底的に検討し、設計と実現可能性の調査結果を発表しました。
• 1987年:カナダの実験による静止型高高度中継プラットフォーム
• 1995 ～ 1997 年: NASA は宇宙太陽光発電 (SSP) の概念と技術に関する「Fresh Look」調査を実施しました。
• 1998 年: 宇宙太陽光発電コンセプト定義研究 (CDS) では、技術的およびプログラム上のリスクを指摘しながら、信頼性が高く商業的に実現可能な SSP コンセプトを特定しました。
• 1998年: 日本の宇宙機関が宇宙太陽光発電システム（SSPS）の開発を開始。このプログラムは現在まで継続されている。^[109]
• 1999年: NASAの宇宙太陽光発電探査研究技術プログラム( SERT、下記参照)が開始。
• 2000年: NASAのジョン・マンキンスが米国下院で証言し、「大規模なSSPは非常に複雑な統合システムであり、現在の技術と能力を大幅に進歩させる必要がある。数十年かかるとはいえ、必要なすべての進歩を達成するための潜在的な道筋を示す技術ロードマップが策定されている」と述べた。^[17]

• 2001年：NASDA （ JAXAの一部となる前の日本の国立宇宙機関の一つ）は、10キロワットと1メガワットの電力を持つ実験衛星を打ち上げ、追加の研究と試作を行う計画を発表した。^{[110] [111]}
• 2003年: ESAの研究^[112]
• 2007年：米国国防総省の国家安全保障宇宙局（NSSO）は2007年10月10日に報告書^[113]を発表し、米国と中東の関係や石油をめぐる争いを支援するために、宇宙から太陽エネルギーを集めて地球上で利用することを計画していると述べた。デモプラントは100億ドルの費用がかかり、10メガワットの電力を生産し、10年以内に稼働する予定である。^[114]
• 2007年：2007年5月、米国マサチューセッツ工科大学（MIT）でSBSP市場と技術の現状を検討するワークショップが開催された。^[115]
• 2010年: アンドレア・マッサ教授とジョルジオ・フランチェッチェッティ教授が、2010年電気電子技術者協会のアンテナと伝播に関する国際シンポジウムで「太陽光発電伝送のための電磁無線システムの分析」に関する特別セッションを発表。^[116]
• 2010年：インド宇宙研究機関と米国国立宇宙協会は、宇宙ベースのソーラーコレクターを通じて太陽エネルギーを利用するパートナーシップを強化するための共同フォーラムを立ち上げました。元インド大統領のAPJアブドゥル・カラム博士にちなんでカラムNSSイニシアチブと呼ばれるこのフォーラムは、他の国々も参加する可能性のある宇宙ベースの太陽光発電プログラムの基礎を築くことになります。^[117]
• 2010年：アメリカ空軍中佐ピーター・ギャレットソン著「空に限界はない：宇宙太陽光発電はインドと米国の戦略的パートナーシップにおける次の大きな一歩か？ 」が防衛研究分析研究所で出版された。 ^[118]
• 2012年：中国は、インドの元大統領アブドゥル・カラム博士の訪問中に、インドと中国による太陽光発電衛星の開発に向けた共同開発を提案した。^[119]
• 2015 年: カリフォルニア工科大学とノースロップ グラマン コーポレーションの間で宇宙太陽光発電イニシアチブ (SSPI) が設立されました。宇宙太陽光発電システムの開発に 3 年間のプロジェクトで約 1,750 万ドルが提供される予定です。
• 2015年：JAXAは2015年3月12日、電気をマイクロ波に変換し、再び電気に戻すことで、1.8キロワットの電力を50メートル離れた小型受信機に無線送信したと発表した。^{[41] [42]}
• 2016年：中国中央軍事委員会の軍備開発部副部長である張玉林中将は、中国が次に産業開発のために地球・月間の空間開発を開始するだろうと示唆した。その目標は、エネルギーを地球に送り返す宇宙太陽光発電衛星の建造である。^[120]
• 2016年: 海軍研究所 (NRL)、国防高等計画局 (DARPA)、空軍航空大学、統合参謀本部兵站 (J-4)、国務省、マキンス航空宇宙、ノースロップ・グラマンのメンバーからなるチームが、米国が宇宙太陽光発電で主導権を握るべきという提案で、国防長官 (SECDEF) / 国務長官 (SECSTATE) / USAID 長官の機関全体 D3 (外交、開発、防衛) イノベーション チャレンジで優勝しました。提案に続いてビジョン ビデオが発表されました。
• 2016 年: 宇宙太陽光発電を推進する市民団体は、D3 提案をホワイト ハウスの Web サイト「米国は宇宙エネルギーへの移行を主導しなければならない」および Change.org「米国は宇宙エネルギーへの移行を主導しなければならない」で、次のビデオとともにアクティブな請願書に変えました。
• 2016年：NOAAのエリック・ラーソンらが論文「提案さ​​れている再利用可能な宇宙打ち上げシステムからの排出物に対する地球大気の反応」を発表^[121]。この論文では、大気に耐え難いダメージを与えることなく、年間最大2TWの電力を持つ衛星を建設できると主張している。この論文が発表される前は、再突入によって生成されるNOx_がオゾン層を破壊しすぎるのではないかという懸念があった。
• 2016: SICA Design の Ian Cash が、CASSIOPeiA (Constant Aperture, Solid State, Integrated, Orbital Phased Array) という新しいコンセプトの SPS 教員リストを提案 | 電気およびコンピュータ工学
• 2017 年: NASA は宇宙への投資に焦点を当てた 5 つの新しい研究提案を選定しました。コロラド鉱山大学は「宇宙ベースの太陽光発電と貯蔵の 21 世紀のトレンド」に焦点を当てています。
• 2019年：九州大学宇宙システム動力学研究所のアディティア・バラスカル氏と花田俊也教授は、低軌道上の衛星間で電力を伝送するための小型宇宙太陽光発電衛星群「エネルギーオービット（E-Orbit）」^[122]を提案した。高度900km、半径500kmの範囲に10キロワットの電力を送信する衛星は合計1600基ある。^[123]
• 2019年：中国はSBSPの試験基地を建設し、2035年までにメガワット級200トンのSBSP発電所を稼働させる計画を発表。
• 2020年：米海軍研究所が試験衛星を打ち上げる。^[124]また、米空軍は宇宙太陽光発電漸進的実証研究プロジェクト（SSPIDR）でARACHNE試験衛星の打ち上げを計画している。^[125] Arachneは2024年に打ち上げられる予定である。^[126]
• 2021年:カリフォルニア工科大学は、2023年までにSBSPテストアレイを立ち上げる計画を発表した。
• 2022年：英国の宇宙エネルギーイニシアチブは、2040年代半ばに宇宙に初の発電所を打ち上げ、「英国の（大幅に増加する）電力需要の30％を供給」し、「英国の化石燃料への依存」と対外関係を大幅に削減すると発表した。^[127]
• 2022年：欧州宇宙機関は、 2030年から太陽光発電衛星を運用するSOLARISと呼ばれるプログラムを提案した。^[128]
• 2023年：カリフォルニア工科大学の宇宙太陽光発電実証装置（SSPD-1）が地球に「検出可能な電力」を送信する。^[11]

典型的な参照システムオブシステムには、静止軌道上の多数の衛星（地球のエネルギー需要のすべてまたは大部分に対応する数千のマルチギガワットシステム）が含まれます。個々の衛星の典型的な参照設計は 1～10 GW の範囲で、通常、エネルギーコレクター/変換として平面または集光型太陽光発電（PV）が含まれます。最も一般的な伝送設計は、大気中の損失が最小限である 1～10 GHz（2.45 または 5.8 GHz）の RF 帯域です。衛星の材料は地球で調達および製造され、再利用可能なロケット打ち上げによって LEO に輸送され、化学または電気推進によって LEO と GEO 間で輸送されることが想定されています。要約すると、アーキテクチャの選択肢は次のとおりです。

• 場所 = GEO
• エネルギー収集 = PV
• 衛星 = モノリシック構造
• 送信 = RF
• 材料と製造 = 地球
• 設置 = LEO への RLV、GEO への化学物質

リファレンス システムには、興味深い設計バリエーションがいくつかあります。

代替エネルギー収集場所: 地球に近いこと、指向と追跡が簡単であること、掩蔽時間が極めて短いこと、そして地球全体の需要を何倍にも満たす拡張性があることなどの利点があるため、GEO が最も一般的ですが、他の場所も提案されています。

• サン・アースL1: ロバート・ケネディ3世、ケン・ロイ、デイビッド・フィールズは、L1サンシェードの派生型として「ダイソン・ドット」^[129]を提案した。これは、数テラワットの一次集光器がエネルギーをLEO太陽同期受信衛星群に送り返すというものである。地球までの距離がはるかに長いため、それに応じて送信口径も大きくする必要がある。
• 月面:デイビッド・クリスウェルは、月面自体を収集媒体として使用し、地球軌道上の一連のマイクロ波反射器を介して地上に電力をビーム送信することを提案しました。このアプローチの主な利点は、エネルギーコストと打ち上げの複雑さなしで、太陽光コレクターをその場で製造できることです。欠点は、距離がはるかに長いため、より大きな伝送システムが必要になり、月の夜に対処するために「過剰構築」が必要になり、反射衛星の十分な製造と指向が難しいことです。^[130]
• MEO: MEOシステムは宇宙空間のユーティリティやビームパワー推進インフラストラクチャ向けに提案されている。例えば、ロイス・ジョーンズの論文を参照。^[131]
• 高度に楕円形の軌道：モルニヤ、ツンドラ、またはクアジ・ゼニス軌道は、アクセスに必要なエネルギーが少なく、良好な持続性を提供するため、ニッチ市場の初期の場所として提案されている。^[132]
• 太陽同期 LEO: この極軌道付近では、衛星は地球の周りを回転しながら常に太陽を向くことができる速度で歳差運動します。これはアクセスしやすい軌道で、必要なエネルギーははるかに少なく、地球に近いため送信開口部は小さくて済みます (したがって、質量も小さくなります)。ただし、このアプローチの欠点は、受信ステーションを常に移動する必要があること、またはバースト送信のためにエネルギーを蓄えなければならないことです。この軌道はすでに混雑しており、かなりの宇宙ゴミがあります。
• 赤道LEO：日本のSPS2000は、複数の赤道参加国が電力を受け取ることができる赤道LEOの早期実証機を提案した。^[133]
• 地球表面：ナラヤン・コメラスは、地球の片側にある既存の送電網や発電所からの余剰エネルギーを軌道上に送り、別の衛星を経由して受信機に送ることができる宇宙電力網を提案している。^[134]

エネルギー収集: 太陽光発電衛星の最も一般的な設計には、太陽光発電が含まれます。これらは平面型 (通常は受動的に冷却) や集中型 (場合によっては能動的に冷却) の場合があります。ただし、興味深いバリエーションが複数あります。

• 太陽熱: 太陽熱の支持者は、集中加熱を使用して流体の状態変化を引き起こし、回転機械を介してエネルギーを抽出し、その後ラジエーターで冷却することを提案しています。この方法の利点には、システム全体の質量 (議論あり)、太陽風による損傷による劣化の排除、放射線耐性などがあります。Keith Hensonらによる最近の太陽熱発電衛星の設計の 1 つが、こちらで視覚化されています。太陽熱宇宙発電の概念関連する概念はこちら: ビームエネルギー ブートストラッピング提案​​されているラジエーターは、低圧 (2.4 kPa) および低温度 (20 度 C) の蒸気で満たされた薄壁プラスチック管です。
• 太陽光励起レーザー：日本は太陽光でレーザー媒体を直接励起し、地球にコヒーレントビームを照射する太陽光励起レーザーの開発に取り組んでいます。
• ステラサー: 星がレーザーエネルギーとレーザー媒体の両方を提供し、比類のないパワーを持つ操縦可能なエネルギービームを生成する、非常に大きなレーザーの仮説的概念。
• 核融合崩壊: このバージョンの電力衛星は「ソーラー」ではありません。むしろ、宇宙の真空は従来の核融合にとって「バグではなく機能」と見なされています。ポール・ワーボスによると、核融合後、中性粒子でさえ荷電粒子に崩壊し、十分に大きな体積であれば電流に直接変換できます。^{[引用が必要]}
• 太陽風ループ:ダイソン・ハロップ衛星とも呼ばれます。この衛星は太陽からの光子ではなく、太陽風内の荷電粒子を利用し、電磁結合によって大きなループ内に電流を生成します。
• 直接鏡: 光を地球に直接向ける鏡の初期の概念は、太陽から来る光線が平行ではなく円盤から広がるため、地球上の点のサイズが非常に大きくなるという問題を抱えていました。ルイス・フラスは、既存のソーラーアレイを増強するために放物面鏡のアレイを研究しました。^[135]

代替衛星アーキテクチャ: 典型的な衛星は、構造トラス、1 つ以上のコレクター、1 つ以上のトランスミッター、および場合によってはプライマリ反射器とセカンダリ反射器で構成されるモノリシック構造です。構造全体が重力勾配安定化されている場合があります。代替設計には次のものがあります。

• 小型衛星の群れ：いくつかの設計では、自由飛行する小型衛星の群れを提案している。これはいくつかのレーザー設計の場合であり、CALTECHのフライングカーペットの場合も同様であると思われる。^[136] RF設計の場合、エンジニアリング上の制約は薄型アレイの問題である。
• 自由浮遊部品：ソラレンは、主反射鏡と透過反射鏡が自由浮遊するモノリシック構造の代替案を提案した。^[137]
• スピン安定化: NASA はスピン安定化薄膜のコンセプトを検討しました。
• 光子レーザー推進装置（PLT）安定化構造：Young Baeは、光子圧力が大型構造物の圧縮部材の代わりとなる可能性があることを提案した。^[138]

伝送: エネルギー伝送の最も一般的な設計は、地上のレクテナへの 10 GHz 未満の RF アンテナ経由です。クライストロン、ジャイロトロン、マグネトロン、ソリッド ステートの利点については議論があります。代替の伝送アプローチには次のものがあります。

• レーザー: レーザーは、コストと質量がはるかに低いという利点がありますが、効率の利点については議論があります。レーザーを使用すると、送信および受信開口部をはるかに小さくすることができます。ただし、非常に集中したビームには、目の安全性、火災安全性、および兵器化に関する懸念があります。支持者は、これらすべての懸念に対する答えがあると考えています。レーザーベースのアプローチでは、雲や降水に対処するための代替方法も見つける必要があります。
• 大気導波管：短パルスレーザーを使用して、集中したマイクロ波を流すことができる大気導波管を作成できる可能性があると提案している人もいます。^{[139] [140] [141]}
• 核合成:太陽系内部に設置された粒子加速器(軌道上または水星などの惑星上) は、太陽エネルギーを使用して天然物質から核燃料を合成することができます。これは、現在の技術を使用すると非常に非効率であり (燃料に含まれるエネルギー量と比較した燃料製造に必要なエネルギー量の観点から)、明らかに核の安全性の問題を引き起こしますが、このようなアプローチの基盤となる基本技術は数十年にわたって使用されており、特に太陽系内部から太陽系外部への非常に長い距離にわたってエネルギーを送信する最も信頼性の高い手段である可能性があります。

材料と製造: 典型的な設計では、地球上に現存する発達した工業製造システムを活用し、衛星と推進剤の両方に地球ベースの材料を使用します。バリエーションには次のものがあります。

• 月の材料: 太陽発電衛星の設計では、材料の 99% 以上を月の表土から調達し、他の場所から「ビタミン」をごく少量投入します。月からの材料の使用は、理論的には地球から打ち上げるよりもはるかに簡単なため魅力的です。大気がないため、コンポーネントをエアロシェルにしっかりと詰め込む必要がなく、振動、圧力、温度負荷に耐えることができます。打ち上げは磁気マス ドライバーを介して行うことができ、打ち上げに推進剤を使用する必要はまったくありません。静止軌道上の月からの打ち上げでは、地球のはるかに深い重力井戸から打ち上げる場合よりも、はるかに少ないエネルギーしか必要としません。地球全体に必要なエネルギーをすべて完全に供給する太陽発電衛星をすべて建造するには、月の 100 万分の 1 未満の質量が必要です。
• 月面での自己複製：NASAは1980年代初頭に月面で自己複製工場の探査を行った。^[142]最近では、ジャスティン・ルイス＝ウェバーがジョン・マンキンスのSPS-アルファ設計に基づいてコア要素の分化製造法を提案した。^{[144] [145]}
• 小惑星の物質: 一部の小惑星では、物質を回収するためのデルタ V が月よりもさらに低いと考えられており、金属などの特定の対象物質は、より濃縮されていたり、アクセスが容易であったりする可能性があります。
• 宇宙/その場製造：宇宙での付加製造の出現により、SpiderFabのようなコンセプトにより、局所的な押し出しのための原材料の大量打ち上げが可能になるかもしれない。^[146]

設置方法 / エネルギー収集場所への材料の輸送: 参照設計では、構成材料は、よく知られている化学ロケット (通常は完全に再利用可能な打ち上げシステム) によって LEO に打ち上げられ、その後、化学または電気推進のいずれかを使用して GEO に運ばれます。このシステムに求められる特性は、低い総コストで非常に高い質量流量を実現することです。代替コンセプトには次のものがあります。

• 月面化学物質打ち上げ：ULAは最近、月面からLLOまたはGEOに物質を輸送するための完全に再利用可能な化学着陸機XEUSのコンセプトを発表しました。^[147]
• 月面質量駆動装置: 航空母艦の電磁カタパルトに似たシステムを使用して、月面から物質を打ち上げる。まだ研究されていない小型の代替手段としては、スリンガトロンがある。
• 月面宇宙エレベーター: 赤道または赤道付近のケーブルがラグランジュ点まで伸び、そこを通過します。支持者によると、これは従来のマスドライバーよりも質量が低いとのことです。
• 宇宙エレベーター: 純粋なカーボンナノチューブのリボンが静止軌道の重心から伸び、登山者が静止軌道まで登ることを可能にします。これには、十分な強度を持つこのような長さ (36,000 km!) のリボンを作成するための材料の課題、衛星や宇宙ゴミとの衝突、雷の管理などの問題があります。
• MEO スカイフック: AFRL の研究の一環として、Roger Lenard は MEO スカイフックを提案しました。利用可能な材料を使用して、MEO に質量の中心がある重力勾配安定化テザーを構築できるようです。スカイフックの底部は「非ケプラー軌道」で大気圏に近くなります。再利用可能なロケットは、非ケプラー軌道 (通常の軌道速度よりもはるかに遅い) にあるテザーの底部と高度と速度を一致させて打ち上げることができます。ペイロードは転送され、ケーブルを登ります。ケーブル自体は、電気推進および/または電磁効果によって軌道から外れないようにします。
• MAGLEV打ち上げ/スタートラム：ジョン・パウエルは超高質量流量システムの構想を描いている。第一世代のシステムは山に建設され、真空のMAGLEV軌道を通って積載物を加速する。搭載された小型ロケットが積載物を円形にする。^[148]
• ビームエネルギー打ち上げ：ケビン・パーキンとエスケープ・ダイナミクスはともに、地上から高周波エネルギーを使って一液性推進剤打ち上げロケットを照射するコンセプト^[149]を持っている。高周波エネルギーは吸収され、NERVA型の核熱と同じように推進剤を直接加熱する。レーザーモーティブはレーザーベースのアプローチのコンセプトを持っている。

• 
  マスドライバー（地平線に向かって伸びる長い構造物）を備えた月面基地。NASA の概念図
• 
  「自己成長する」ロボット月面工場のアーティストによる構想。
• 
  月面のマイクロ波反射鏡と遠隔操作ロボット舗装ローバーおよびクレーン。
• 
  「クローラー」は月面を横断し、表土の最上層を滑らかにし、溶かし、シリコンPVセルの要素を表面に直接堆積させる。
• 
  月面上の月面太陽電池の製造に使用される月面クローラーのスケッチ。
• 
  ここに示されているのは、電力を地球に向けられたマイクロ波ビームに変換する太陽光集熱器の配列です。
• 
  採掘された小惑星から作られた太陽光発電衛星。

• 姿勢力学と制御 – 航空宇宙機の姿勢を制御するプロセスPages displaying short descriptions of redirect targets
• フリス伝送方程式 – 通信工学におけるアンテナ性能の公式
• 将来のエネルギー開発 – エネルギーを生産に取り入れる方法Pages displaying short descriptions of redirect targets
• 軌道維持 – 特定の軌道の維持
• プロジェクト・アース（テレビシリーズ）  – テレビシリーズPages displaying wikidata descriptions as a fallback
• Solaris SBSP  – 宇宙太陽光発電プロジェクトPages displaying short descriptions of redirect targets
• 宇宙ミラー（気候工学）  - 地球に影響を及ぼす太陽放射の量を変えるために設計された人工衛星
• ズナミヤ – 1990 年代のロシアの軌道ミラー実験

全米宇宙協会は、宇宙太陽光発電に関連するすべての主要な歴史的文書と研究、および主要なニュース記事 Archived 2016-05-29 at the Wayback Machineを収録した広範な宇宙太陽光発電ライブラリを維持しています。

ウィキメディア・コモンズには、宇宙太陽光発電に関連するメディアがあります。

• 欧州宇宙機関（ESA） – 先進コンセプトチーム、宇宙太陽光発電
• ウィリアム・マネスが、代替エネルギーと電力網が相性が悪い理由と、宇宙から太陽エネルギーを送る計画について語る。Seed （雑誌）
• 世界は宇宙からのエネルギーを必要としている。宇宙ベースの太陽光発電技術は世界のエネルギーと環境の未来の鍵となる、とこの技術の先駆者であるピーター・E・グレイザー氏は書いている。
• 「太陽発電衛星の再発明」、NASA 2004–212743、NASA グレン研究センターのジェフリー A. ランディスによるレポート
• 日本の宇宙太陽光発電所計画 - 日本政府は2040年までに宇宙太陽光発電アレイを組み立てたいと考えている。
• スペースエナジー株式会社 - スペースエナジー株式会社
• 太陽光発電衛星はどうなったのか？太陽光発電衛星の展開におけるハードルを解説した記事。
• 月と小惑星の物質から作られた太陽光発電衛星 2020-09-25 にWayback Machineにアーカイブ 数ギガワットの電力衛星を建造し、利用するために必要な技術的および政治的発展の概要を示します。また、衛星の建造に地球外物質を使用することで達成されるコスト削減についての見解も提供します。
• 宇宙太陽光発電のルネッサンス? ジェフ・ファウスト著、2007 年 8 月 13 日 (月) SSP に対する組織的な関心の高まりと、過去数十年間の関心の欠如について報告します。
• 「太陽光発電衛星SPS 2000の概念研究」長友誠、佐々木進、鳴尾義弘
• 研究者らがハワイに「宇宙」太陽光発電を照射 ( Wired Science)
• [1] 2018年4月14日アーカイブ、Wayback Machine米国宇宙協会の宇宙太陽光発電ライブラリ
• エネルギーの未来はオンデマンドですか? 2010 年Festival delle Città Impresaの特別セッションでは、John Mankins (Artemis Innovation Management Solutions LLC、米国)、Nobuyuki Kaya (神戸大学、日本)、Sergio Garribba (経済開発省、イタリア)、Lorenzo Fiori ( Finmeccanica Group、イタリア)、Andrea Massa (トレント大学、イタリア)、Vincenzo Gervasio (経済労働国家評議会、イタリア) が登壇します。ホワイト ペーパー - SPS 開発の歴史国際無線科学連合2007
• 国際サンサット設計コンペ
• 2 つの誘導負荷に電力を供給し、バッテリーを充電するアンテナからの AM 受信のシミュレーション。
• デ・ラ・ガルザ、アレハンドロ（2023年6月1日）。「科学者たちは、宇宙に太陽光発電所を建設するというSFの現実に一歩近づいた」。タイム。2023年6月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年6月5日閲覧。
• 宇宙からの太陽光発電 欧州宇宙機関による宇宙太陽光発電所に関する 5 分間のビデオ
• 地球に電力を供給する フューチャーズチャンネルの20分間のストリーミングビデオで、宇宙太陽光発電の「入門」を解説します。
• 宇宙太陽光発電 NewSpace 2010 パネル、72 分
• 宇宙太陽光発電と宇宙エネルギーシステム SSI – 宇宙製造 14 パネル – 2010 – 27 分
• 明日のエネルギー需要の新たなフロンティアを探る NASA DVD 16 部構成
• 宇宙太陽光発電記者会見 2008年9月12日 (71分) ^{[要説明] [誰? ]} 全米宇宙協会
• BBC One - Bang Goes the Theory、シリーズ 6、エピソード 5、ワイヤーなしで電力を送信する BBC/Lighthouse DEV 目に安全なレーザーベースの電力送信デモ