अंतरिक्ष आधारित सौर ऊर्जा

अंतरिक्ष आधारित सौर ऊर्जा (एसबीएसपी) बाहरी अंतरिक्ष में सौर ऊर्जा एकत्र करने और इसे पृथ्वी पर वितरित करने की अवधारणा है। अंतरिक्ष में सौर ऊर्जा एकत्र करने के संभावित फायदे में एक उच्च संग्रह दर और एक लंबी अवधि की अवधि शामिल है, जो एक फैलाने वाले माहौल की कमी के कारण है, और एक कक्षा में एक सौर संग्राहक रखने की संभावना है जहां रात नहीं है। प्रतिबिंब और अवशोषण के प्रभाव से पृथ्वी के वायुमंडल के माध्यम से आने वाली सौर ऊर्जा (55-60%) का एक बड़ा हिस्सा खो गया है। अंतरिक्ष-आधारित सौर ऊर्जा प्रणाली सूर्य के प्रकाश को वायुमंडल के बाहर माइक्रोवेव में परिवर्तित करती है, पृथ्वी के घूर्णन के कारण इन हानियों और डाउनटाइम से परहेज करती है, लेकिन कक्षा में सामग्री लॉन्च करने की कीमत के कारण बहुत अधिक लागत पर। एसबीएसपी को टिकाऊ या हरी ऊर्जा, अक्षय ऊर्जा का एक रूप माना जाता है, और इसे कभी-कभी जलवायु इंजीनियरिंग प्रस्तावों में माना जाता है। यह उन लोगों के लिए आकर्षक है जो मानववंशीय जलवायु परिवर्तन या जीवाश्म ईंधन की कमी (जैसे पीक तेल) के बड़े पैमाने पर समाधान चाहते हैं।

1 9 70 के दशक के आरंभ से विभिन्न एसबीएसपी प्रस्तावों का शोध किया गया है, लेकिन वर्तमान में अंतरिक्ष लॉन्च इंफ्रास्ट्रक्चर के साथ कोई भी आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं है। एक बड़े वाणिज्यिक बिजली संयंत्र के मुकाबले एक मामूली गीगावाट-रेंज माइक्रोवेव प्रणाली, कक्षा में कुछ 80,000 टन सामग्री लॉन्च करने की आवश्यकता होगी, जिससे इस प्रणाली से ऊर्जा की लागत आज भी नवीकरणीय ऊर्जा की तुलना में काफी महंगा हो। कुछ तकनीशियनों का अनुमान है कि यह दूर के भविष्य में बदल सकता है यदि एक ऑफ-वर्ल्ड औद्योगिक आधार विकसित किया जाना था जो क्षुद्रग्रह या चंद्र सामग्री से सौर ऊर्जा उपग्रहों का निर्माण कर सकता है, या यदि रॉकेटरी के अलावा कट्टरपंथी नई अंतरिक्ष प्रक्षेपण प्रौद्योगिकियां उपलब्ध होनी चाहिए भविष्य।

इस तरह के एक सिस्टम को लागू करने की लागत के अलावा, एसबीएसपी भी कई तकनीकी बाधाओं को पेश करता है, जिसमें उपयोग के लिए कक्षा से पृथ्वी की सतह तक ऊर्जा संचारित करने की समस्या शामिल है। चूंकि पृथ्वी की सतह से एक कक्षा में फैले तारों का विस्तार न तो व्यावहारिक और न ही मौजूदा तकनीक के साथ व्यवहार्य है, एसबीएसपी डिज़ाइनों में आम तौर पर इसके संगत रूपांतरण अक्षमता के साथ वायरलेस पावर ट्रांसमिशन के कुछ तरीकों का उपयोग होता है, साथ ही साथ आवश्यक एंटीना स्टेशनों के लिए भूमि उपयोग चिंताओं पृथ्वी की सतह पर ऊर्जा प्राप्त करें। एकत्रित उपग्रह सौर ऊर्जा को बोर्ड पर विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करेगा, एक माइक्रोवेव ट्रांसमीटर या लेजर एमिटर को सशक्त करेगा, और इस ऊर्जा को पृथ्वी की सतह पर एक संग्राहक (या माइक्रोवेव रेक्टेंना) में प्रेषित करेगा। लोकप्रिय उपन्यासों और वीडियो गेम में एसबीएसपी के प्रदर्शन के विपरीत, अधिकांश डिज़ाइन बीम ऊर्जा घनत्व का प्रस्ताव देते हैं जो मनुष्यों को अनजाने में उजागर करने के लिए हानिकारक नहीं होते हैं, जैसे कि एक प्रेषण उपग्रह की बीम ऑफ-कोर्स को भटकाना था। लेकिन प्राप्त करने वाले एंटेना के विशाल आकार को अभी भी अंतिम उपयोगकर्ताओं के पास भूमि के बड़े ब्लॉक की आवश्यकता होगी और इस उद्देश्य के लिए समर्पित किया जाएगा। स्पेस-आधारित कलेक्टरों की सेवा जीवन अंतरिक्ष पर्यावरण के लिए लंबी अवधि के जोखिम से चुनौतियों के सामना में, विकिरण और माइक्रोमेरोराइड क्षति से गिरावट सहित एसबीएसपी के लिए चिंता भी हो सकती है।

एसबीएसपी सक्रिय रूप से जापान, चीन और रूस द्वारा पीछा किया जा रहा है। 2008 में जापान ने अपने मूल अंतरिक्ष कानून को पारित किया जिसने अंतरिक्ष सौर ऊर्जा को राष्ट्रीय लक्ष्य के रूप में स्थापित किया और जेएक्सए के पास वाणिज्यिक एसबीएसपी के लिए एक रोडमैप है। 2015 में चीन एकेडमी फॉर स्पेस टेक्नोलॉजी (सीएएसटी) ने अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष विकास सम्मेलन (आईएसडीसी) में अपने रोडमैप को बताया, जहां उन्होंने 2050 में 1 जीडब्ल्यू वाणिज्यिक प्रणाली में अपना रोड मैप दिखाया और उनके डिजाइन का एक वीडियो और विवरण का अनावरण किया।

चुनौतियां

क्षमता
एसबीएसपी अवधारणा आकर्षक है क्योंकि अंतरिक्ष की सौर ऊर्जा के संग्रह के लिए पृथ्वी की सतह पर कई प्रमुख फायदे हैं:

यह अंतरिक्ष और पूर्ण सूर्य में हमेशा सौर दोपहर है।
वायुमंडलीय गैसों, बादलों, धूल और अन्य मौसम की घटनाओं जैसे बाधाओं की कमी के कारण, सतहों को इकट्ठा करना अधिक तीव्र सूरज की रोशनी प्राप्त कर सकता है। नतीजतन, कक्षा की तीव्रता पृथ्वी की सतह पर अधिकतम प्राप्य तीव्रता का लगभग 144% है।
एक उपग्रह 99% समय से प्रकाशित हो सकता है, और वसंत में प्रति रात अधिकतम 72 मिनट पृथ्वी की छाया में हो सकता है और स्थानीय मध्यरात्रि में विषुव हो सकता है। उपग्रहों को कक्षा में लगातार उच्च तापमान सौर विकिरण के संपर्क में लाया जा सकता है, आमतौर पर प्रति दिन 24 घंटे के लिए, जबकि पृथ्वी की सतह सौर पैनल वर्तमान में 2 9% के औसत के लिए बिजली एकत्र करते हैं।
पावर को अपेक्षाकृत तेज़ी से उन क्षेत्रों में रीडायरेक्ट किया जा सकता है जिनकी आवश्यकता है। भौगोलिक बेसलोड या पीक लोड पावर जरूरतों के आधार पर एक एकत्रित उपग्रह संभावित रूप से विभिन्न सतह स्थानों की मांग पर बिजली को निर्देशित कर सकता है। विशिष्ट अनुबंध बेसलोड, निरंतर शक्ति के लिए होंगे, क्योंकि पीकिंग पावर क्षणिक है।
पौधे और वन्यजीवन हस्तक्षेप का उन्मूलन।
बहुत बड़े पैमाने पर कार्यान्वयन के साथ, खासतौर पर निचले ऊंचाई पर, यह संभावित रूप से पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाले आने वाले सौर विकिरण को कम कर सकता है। ग्लोबल वार्मिंग के प्रभावों का विरोध करने के लिए यह वांछनीय होगा।

कमियां
एसबीएसपी अवधारणा में भी कई समस्याएं हैं:

अंतरिक्ष में एक उपग्रह लॉन्च करने की बड़ी लागत
अंतरिक्ष से पृथ्वी की सतह तक बिजली के कुशल संचरण को रोकने से पतला-सर शाप
पहुंच: पृथ्वी आधारित सौर पैनल का रखरखाव अपेक्षाकृत सरल है, लेकिन अंतरिक्ष में एक सौर पैनल पर निर्माण और रखरखाव आमतौर पर टेलरोबोटिक रूप से किया जाएगा। लागत के अतिरिक्त, जीईओ (भू-समकालिक पृथ्वी कक्षा) में काम कर रहे अंतरिक्ष यात्री अस्वीकार्य रूप से उच्च विकिरण खतरों और जोखिम और लागत के बारे में बताते हैं, जो एक ही कार्य से टेलरोबॉटिक रूप से किए गए हैं।
अंतरिक्ष वातावरण शत्रुतापूर्ण है; पैनलों को पृथ्वी पर होने वाली गिरावट के बारे में 8 गुना पीड़ित होता है (चुंबकमंडल द्वारा संरक्षित कक्षाओं को छोड़कर)।
स्पेस मलबे अंतरिक्ष में बड़ी वस्तुओं के लिए एक बड़ा खतरा है, और एसबीएसपी सिस्टम जैसी सभी बड़ी संरचनाओं को कक्षीय मलबे के संभावित स्रोतों के रूप में वर्णित किया गया है।
माइक्रोवेव डाउनलिंक (यदि उपयोग किया जाता है) की प्रसारण आवृत्ति को एसबीएसपी सिस्टम को अन्य उपग्रहों से दूर करने की आवश्यकता होगी। जीईओ स्पेस पहले से ही अच्छी तरह से उपयोग किया जा रहा है और यह असंभव माना जाता है कि आईटीयू एसपीएस को लॉन्च करने की अनुमति देगा। [अप्रासंगिक उद्धरण]
जमीन पर प्राप्त स्टेशन के बड़े आकार और इसी लागत।
फोटॉन से इलेक्ट्रॉनों तक फोटॉन से इलेक्ट्रान तक रूपांतरण के कई चरणों के दौरान ऊर्जा हानि।

डिज़ाइन
अंतरिक्ष-आधारित सौर ऊर्जा में अनिवार्य रूप से तीन तत्व होते हैं:

सौर कोशिकाओं पर परावर्तकों या inflatable दर्पण के साथ अंतरिक्ष में सौर ऊर्जा एकत्रित करना
माइक्रोवेव या लेजर के माध्यम से पृथ्वी पर वायरलेस पावर ट्रांसमिशन
एक रेक्टेंना, एक माइक्रोवेव एंटीना के माध्यम से पृथ्वी पर शक्ति प्राप्त करना

अंतरिक्ष-आधारित हिस्से को गुरुत्वाकर्षण (तुलनात्मक रूप से कमजोर ज्वारीय तनाव के अलावा) के खिलाफ स्वयं को समर्थन करने की आवश्यकता नहीं होगी। इसे स्थलीय हवा या मौसम से कोई सुरक्षा की आवश्यकता नहीं है, लेकिन अंतरिक्ष के खतरों जैसे माइक्रोमीटर और सौर फ्लेरेस से निपटना होगा। रूपांतरण के दो बुनियादी तरीकों का अध्ययन किया गया है: फोटोवोल्टिक (पीवी) और सौर गतिशील (एसडी)। एसबीएसपी के अधिकांश विश्लेषणों ने सौर कोशिकाओं का उपयोग करके फोटोवोल्टिक रूपांतरण पर ध्यान केंद्रित किया है जो सीधे सूर्य की रोशनी को बिजली में परिवर्तित करते हैं। बॉयलर पर प्रकाश केंद्रित करने के लिए सौर गतिशील मिरर का उपयोग करता है। सौर गतिशीलता का उपयोग प्रति वाट द्रव्यमान को कम कर सकता है। वायरलेस पावर ट्रांसमिशन को विभिन्न आवृत्तियों पर माइक्रोवेव या लेजर विकिरण का उपयोग करके, संग्रह से ऊर्जा को पृथ्वी की सतह पर स्थानांतरित करने के साधन के रूप में शुरू किया गया था।

माइक्रोवेव पावर ट्रांसमिशन
विलियम सी ब्राउन ने 1 9 64 में वाल्टर क्रोनकाइट के सीबीएस न्यूज़ प्रोग्राम के दौरान प्रदर्शित किया, एक माइक्रोवेव संचालित मॉडल हेलीकॉप्टर जिसे माइक्रोवेव बीम से उड़ान भरने के लिए आवश्यक सभी शक्तियां मिलीं। 1 9 6 9 और 1 9 75 के बीच, बिल ब्राउन एक जेपीएल रेथियॉन कार्यक्रम के तकनीकी निदेशक थे, जिन्होंने 84% दक्षता पर 1 मील (1.6 किमी) की दूरी पर 30 किलोवाट बिजली का निर्माण किया था।

किलोवाट के दसियों का माइक्रोवेव पावर ट्रांसमिशन कैलिफोर्निया में गोल्डस्टोन (1 9 75) और ग्रैंड बेसिन ऑन रीयूनियन आइलैंड (1 99 7) में मौजूदा परीक्षणों से साबित हुआ है।

हाल ही में, जॉन सी। मैंकिन्स के तहत एक टीम द्वारा, माउ में पहाड़ी शीर्ष और हवाई द्वीप (9 2 मील दूर) के बीच, सौर ऊर्जा कैप्चर के संयोजन के साथ, माइक्रोवेव पावर ट्रांसमिशन का प्रदर्शन किया गया है। सरणी लेआउट, एकल विकिरण तत्व डिजाइन, और समग्र दक्षता के साथ-साथ संबंधित सैद्धांतिक सीमाएं वर्तमान में शोध का विषय हैं, क्योंकि यह विशेष सत्र द्वारा सौर ऊर्जा ट्रांसमिशन के लिए विद्युत चुम्बकीय वायरलेस सिस्टम का विश्लेषण “पर विशेष सत्र द्वारा प्रदर्शित किया जाता है। “एंटेना और प्रचार पर 2010 आईईईई संगोष्ठी में आयोजित किया जाएगा। 2013 में, एक उपयोगी अवलोकन प्रकाशित किया गया था, जिसमें अंतरिक्ष और जमीन से माइक्रोवेव पावर ट्रांसमिशन से जुड़े प्रौद्योगिकियों और मुद्दों को शामिल किया गया था। इसमें एसपीएस, वर्तमान शोध और भविष्य की संभावनाओं का परिचय शामिल है। इसके अलावा, माइक्रोवेव पावर ट्रांसमिशन के लिए एंटीना सरणी के डिजाइन के लिए मौजूदा पद्धतियों और प्रौद्योगिकियों की समीक्षा आईईईई की कार्यवाही में दिखाई दी

लेजर पावर बीमिंग
स्पेस के आगे औद्योगिकीकरण के लिए एक कदम पत्थर के रूप में नासा में कुछ लोगों द्वारा लेजर पावर बीमिंग की कल्पना की गई थी। 1 9 80 के दशक में, नासा के शोधकर्ताओं ने स्पेस-टू-स्पेस पावर बीमिंग के लिए लेजर के संभावित उपयोग पर काम किया, जो मुख्य रूप से सौर-संचालित लेजर के विकास पर केंद्रित था। 1 9 8 9 में यह सुझाव दिया गया था कि लेजर द्वारा पृथ्वी से अंतरिक्ष तक बिजली को उपयोगी रूप से भी बनाया जा सकता है। 1 99 1 में SELENE प्रोजेक्ट (स्पेस लेजर एनर्जी) शुरू हो गया था, जिसमें चंद्र आधार पर बिजली की आपूर्ति के लिए लेजर पावर बीमिंग का अध्ययन शामिल था। SELENE कार्यक्रम दो साल का शोध प्रयास था, लेकिन अवधारणा को परिचालन स्थिति में लेने की लागत बहुत अधिक थी, और आधिकारिक परियोजना अंतरिक्ष-आधारित प्रदर्शन तक पहुंचने से पहले 1 99 3 में समाप्त हुई थी।

1 9 88 में अंतरिक्ष प्रणोदन के लिए बिजली के थ्रस्टर को बिजली देने के लिए पृथ्वी आधारित लेजर का उपयोग ग्रांट लोगान द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिसमें 1 9 8 9 में तकनीकी विवरण दिए गए थे। उन्होंने पराबैंगनी लेजर प्रकाश को बदलने के लिए 600 डिग्री पर संचालित हीरा सौर कोशिकाओं का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा था।

कक्षीय स्थान
भूगर्भीय कक्षा में एक अंतरिक्ष पावर स्टेशन का पता लगाने का मुख्य लाभ यह है कि एंटीना ज्यामिति स्थिर रहता है, और इसलिए एंटेना को रेखांकित रखना सरल होता है। एक और फायदा यह है कि जैसे ही पहले अंतरिक्ष पावर स्टेशन कक्षा में रखा जाता है, लगभग निरंतर विद्युत संचरण तत्काल उपलब्ध होता है; अन्य अंतरिक्ष-आधारित बिजली स्टेशनों में लगभग लगातार बिजली उत्पादन करने से पहले स्टार्ट-अप समय बहुत अधिक होते हैं। जीईओ (जियोस्टेशनरी ऑर्बिट) अंतरिक्ष-आधारित सौर ऊर्जा के अग्रदूत के रूप में लीओ (लो अर्थ कक्षा) अंतरिक्ष बिजली स्टेशनों का एक संग्रह प्रस्तावित किया गया है।

पृथ्वी आधारित रिसीवर
पृथ्वी-आधारित रेक्टेंना में डायोड के माध्यम से जुड़े कई छोटे डीपोल एंटेना शामिल होंगे। सैटेलाइट से माइक्रोवेव प्रसारण लगभग 85% दक्षता के साथ डिप्लोल्स में प्राप्त किया जाएगा। एक पारंपरिक माइक्रोवेव एंटीना के साथ, स्वागत क्षमता बेहतर है, लेकिन इसकी लागत और जटिलता भी काफी अधिक है। Rectennas कई किलोमीटर की दूरी पर होने की संभावना है।

अंतरिक्ष अनुप्रयोगों में
एक लेजर एसबीएसपी चंद्रमा या मंगल की सतह पर आधार या वाहनों को भी शक्ति दे सकता है, जो बिजली स्रोत को जमीन पर रखने के लिए सामूहिक लागतों पर बचत करता है। एक अंतरिक्ष यान या अन्य उपग्रह भी उसी माध्यम से संचालित किया जा सकता है। अंतरिक्ष सौर ऊर्जा पर नासा को प्रस्तुत एक 2012 की रिपोर्ट में, लेखक अंतरिक्ष सौर ऊर्जा के पीछे प्रौद्योगिकी के लिए एक और संभावित उपयोग का उल्लेख सौर इलेक्ट्रिक प्रोपल्सन सिस्टम के लिए हो सकता है जिसका उपयोग इंटरप्लानेटरी मानव अन्वेषण मिशन के लिए किया जा सकता है।

लॉन्च लागत
एसबीएसपी अवधारणा के लिए एक समस्या अंतरिक्ष लॉन्च की लागत और सामग्री की मात्रा है जिसे लॉन्च करने की आवश्यकता होगी।

लॉन्च की जाने वाली अधिकांश सामग्री को अपनी अंतिम कक्षा में तुरंत वितरित करने की आवश्यकता नहीं है, जिससे उच्च क्षमता (लेकिन धीमी) इंजन एसईपीएस सामग्री को एसईओ सामग्री से लीओ से जीईओ तक स्वीकार्य लागत पर ले जा सकते हैं। उदाहरणों में आयन थ्रस्टर्स या परमाणु प्रणोदन शामिल हैं। माइक्रोवेव द्वारा भूगर्भीय कक्षा से पावर बीमिंग में कठिनाई होती है जो आवश्यक ‘ऑप्टिकल एपर्चर’ आकार बहुत बड़े होते हैं। उदाहरण के लिए, 1 9 78 नासा एसपीएस अध्ययन में 2.45 गीगाहर्ट्ज पर एक माइक्रोवेव बीम के लिए एंटीना को प्रेषित करने के लिए 1 किमी व्यास और 10 किमी व्यास प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। इन आकारों को कम तरंग दैर्ध्य का उपयोग करके कुछ हद तक कम किया जा सकता है, हालांकि उन्होंने बारिश या पानी की बूंदों से वायुमंडलीय अवशोषण और यहां तक ​​कि संभावित बीम अवरोध भी बढ़ाया है। पतले सरणी अभिशाप की वजह से, कई छोटे उपग्रहों के बीम को जोड़कर एक नरम बीम बनाना संभव नहीं है। ट्रांसमीटर और एंटेना प्राप्त करने का बड़ा आकार मतलब है कि एक एसपीएस के लिए न्यूनतम व्यावहारिक शक्ति स्तर जरूरी होगा; छोटे एसपीएस सिस्टम संभव होगा, लेकिन असंभव है।

समस्या के पैमाने का एक विचार देने के लिए, 20 किलोग्राम प्रति किलोग्राम के सौर पैनल द्रव्यमान को मानते हुए (सहायक संरचना, एंटीना, या किसी भी ध्यान केंद्रित दर्पण की किसी भी महत्वपूर्ण द्रव्यमान में कमी के बिना) एक 4 जीडब्ल्यू पावर स्टेशन वजन लगभग 80,000 मीट्रिक टन, जिनमें से सभी वर्तमान परिस्थितियों में, पृथ्वी से लॉन्च किए जाएंगे। बहुत हल्के डिजाइन संभवतः 1 किलो / किलोवाट प्राप्त कर सकते हैं, जिसका मतलब है कि 4 जीडब्ल्यू क्षमता स्टेशन के लिए सौर पैनलों के लिए 4,000 मीट्रिक टन। यह कम पृथ्वी कक्षा में सामग्री भेजने के लिए 40 से 150 हेवी-लिफ्ट लॉन्च वाहन (एचएलएलवी) लॉन्च के बराबर होगा, जहां इसे उप-वर्गीकरण सौर सरणी में परिवर्तित किया जाएगा, जो तब उच्च दक्षता आयन-इंजन शैली का उपयोग कर सकता है रॉकेट (धीरे-धीरे) जीईओ (जियोस्टेशनरी कक्षा) तक पहुंचते हैं। $ 500 मिलियन से 800 मिलियन डॉलर के शटल-आधारित एचएलएलवी के लिए अनुमानित धारावाहिक लॉन्च लागत और वैकल्पिक एचएलएलवी के लिए $ 78 मिलियन पर लॉन्च लागत, कुल लॉन्च लागत 11 अरब डॉलर (कम लागत वाले एचएलएलवी, कम वजन पैनल) और $ 320 बिलियन (‘ महंगा ‘एचएलएलवी, भारी पैनल)। इन लागतों के लिए भारी अंतरिक्ष लॉन्च मिशन के पर्यावरणीय प्रभाव को जोड़ा जाना चाहिए, यदि ऐसी लागत पृथ्वी आधारित ऊर्जा उत्पादन की तुलना में उपयोग की जानी चाहिए। तुलना के लिए, एक नए कोयला या परमाणु ऊर्जा संयंत्र की सीधी लागत $ 3 बिलियन से $ 6 बिलियन प्रति जीडब्ल्यू तक है (सीओ 2 उत्सर्जन से पर्यावरण की पूरी लागत या क्रमशः खर्च किए गए परमाणु ईंधन के भंडारण सहित); एक और उदाहरण है कि चंद्रमा के अपोलो मिशनों की कीमत 24 अरब डॉलर (1 9 70 डॉलर) की कुल राशि है, मुद्रास्फीति को ध्यान में रखते हुए, आज 140 अरब डॉलर खर्च होंगे, जो अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन के निर्माण से अधिक महंगा है।

अंतरिक्ष से बिल्डिंग

कक्षा में लॉन्च चंद्र सामग्री से
जेरार्ड ओ’नील ने 1 9 70 के दशक की शुरुआत में उच्च लॉन्च लागत की समस्या को ध्यान में रखते हुए, चंद्रमा से सामग्री के साथ कक्षा में एसपीएस के निर्माण का प्रस्ताव रखा था। कम गुरुत्वाकर्षण और वायुमंडलीय ड्रैग की कमी के कारण, चंद्रमा से लॉन्च लागत संभावित रूप से पृथ्वी से काफी कम है। इस 1 9 70 के दशक के प्रस्ताव ने नासा के अंतरिक्ष शटल की तत्कालीन विज्ञापित भविष्य की लॉन्च लागत को माना। चंद्रमा पर बड़े पैमाने पर ड्राइवर स्थापित करने के लिए इस दृष्टिकोण के लिए पर्याप्त पूंजीगत निवेश की आवश्यकता होगी। फिर भी, 30 अप्रैल 1 9 7 9 को, नासा अनुबंध NAS9-15560 के तहत जनरल डायनेमिक्स ‘कन्वयर डिवीजन द्वारा अंतिम रिपोर्ट (“अंतरिक्ष निर्माण के लिए चंद्र संसाधन उपयोग)” ने निष्कर्ष निकाला कि चंद्र संसाधनों का उपयोग पृथ्वी आधारित सामग्री से सस्ता होगा प्रत्येक 10 जीडब्ल्यू क्षमता के तीस सौर ऊर्जा उपग्रहों की प्रणाली।

1 9 80 में, जब यह स्पष्ट हो गया कि स्पेस शटल के लिए नासा के लॉन्च लागत अनुमान काफी आशावादी थे, ओ’नील एट अल। बहुत कम स्टार्टअप लागत के साथ चंद्र सामग्री का उपयोग करके विनिर्माण के लिए एक और मार्ग प्रकाशित किया। 1 9 80 के दशक में एसपीएस अवधारणा अंतरिक्ष में मानव उपस्थिति पर और पृथ्वी पर स्थित श्रमिकों के रिमोट कंट्रोल के तहत चंद्र सतह पर आंशिक रूप से स्व-प्रतिकृति प्रणालियों पर अधिक निर्भर थी। इस प्रस्ताव का उच्च शुद्ध ऊर्जा लाभ चंद्रमा के बहुत उथले गुरुत्वाकर्षण कुएं से निकला है।

अंतरिक्ष से कच्चे माल के प्रति पौंड स्रोत के अपेक्षाकृत सस्ते होने से कम द्रव्यमान डिजाइनों की चिंता कम हो जाएगी और परिणामस्वरूप एसपीएस बनने के एक अलग प्रकार के परिणाम होंगे। O’Neill के दृष्टि में चंद्रमा सामग्री के प्रति पौंड की कम लागत को सौर ऊर्जा उपग्रहों की तुलना में कक्षा में अधिक सुविधाएं बनाने के लिए चंद्र सामग्री का उपयोग करके समर्थित किया जाएगा। चंद्रमा से लॉन्च करने के लिए उन्नत तकनीक चंद्र सामग्रियों से सौर ऊर्जा उपग्रह बनाने की लागत को कम कर सकती है। कुछ प्रस्तावित तकनीकों में चंद्र द्रव्यमान चालक और चंद्र अंतरिक्ष लिफ्ट शामिल है, जिसे पहले जेरोम पियरसन द्वारा वर्णित किया गया था। इसे चंद्रमा पर सिलिकॉन खनन और सौर सेल निर्माण सुविधाओं की स्थापना की आवश्यकता होगी।

चांद पर
भौतिक विज्ञानी डॉ डेविड क्रिसवेल ने सुझाव दिया कि चंद्रमा सौर ऊर्जा स्टेशनों के लिए इष्टतम स्थान है, और चंद्र-आधारित सौर ऊर्जा को बढ़ावा देता है। वह मुख्य लाभ है जो मुख्य रूप से स्थानीय रूप से उपलब्ध चंद्र सामग्रियों से निर्माण करता है, जिसमें एक टेलीपेरेटेड मोबाइल फैक्ट्री और माइक्रोवेव रिफ्लेक्टरों को इकट्ठा करने के लिए क्रेन, और सौर कोशिकाओं को इकट्ठा करने और पैव करने के लिए क्रेन के साथ-साथ लॉन्च लागत को कम करने में मदद मिलेगी, एसबीएसपी डिजाइन करने के लिए। पावर रिले उपग्रह पृथ्वी के चारों ओर घूमते हैं और चंद्रमा माइक्रोवेव बीम को प्रतिबिंबित करते हुए चंद्रमा परियोजना का हिस्सा भी हैं। 1 जीडब्ल्यू की डेमो परियोजना $ 50 बिलियन से शुरू होती है। शिमीज़ु निगम बिजली रिले उपग्रहों के साथ, लुना रिंग अवधारणा के लिए लेजर और माइक्रोवेव के संयोजन का उपयोग करता है।

एक क्षुद्रग्रह से
क्षुद्रग्रह खनन भी गंभीरता से माना जाता है। एक नासा डिजाइन अध्ययन ने 10,000 टन खनन वाहन (कक्षा में इकट्ठा होने के लिए) का मूल्यांकन किया जो भूगर्भीय कक्षा में 500,000 टन क्षुद्रग्रह खंड लौटाएगा। केवल 3,000 टन खनन जहाज पारंपरिक एयरोस्पेस-ग्रेड पेलोड होगा। शेष द्रव्यमान चालक इंजन के लिए प्रतिक्रिया द्रव्यमान होगा, जिसे पेलोड लॉन्च करने के लिए उपयोग किए गए खर्च किए गए रॉकेट चरणों के लिए व्यवस्थित किया जा सकता है। यह मानते हुए कि लौटा क्षुद्रग्रह का 100% उपयोगी था, और क्षुद्रग्रह खनिक का पुन: उपयोग नहीं किया जा सका, जो लॉन्च लागत में लगभग 95% की कमी का प्रतिनिधित्व करता है। हालांकि, इस तरह की विधि की वास्तविक योग्यता उम्मीदवार क्षुद्रग्रहों के पूर्ण खनिज सर्वेक्षण पर निर्भर करेगी; इस प्रकार, हमारे पास केवल उनकी रचना का अनुमान है। एक प्रस्ताव पृथ्वी की कक्षा में क्षुद्रग्रह एपोफिस को पकड़ना और इसे 5 जीडब्लू के 150 सौर ऊर्जा उपग्रहों में परिवर्तित करना या बड़े क्षुद्रग्रह 1 99 10 एएन 10 जो एपोफिस का आकार 50x है और 7,500 5-गीगावाट सौर ऊर्जा उपग्रह बनाने के लिए काफी बड़ा है

गैर-विशिष्ट विन्यास और वास्तुशिल्प विचारधाराएं
सामान्य संदर्भ प्रणाली-प्रणाली में जीईओ में अलग-अलग उपग्रहों की एक महत्वपूर्ण संख्या (कई हजार बहु-गीगावाट सिस्टम या पृथ्वी की ऊर्जा आवश्यकताओं का एक महत्वपूर्ण हिस्सा) शामिल है। व्यक्तिगत उपग्रह के लिए सामान्य संदर्भ डिजाइन 1-10 जीडब्ल्यू रेंज में है और आमतौर पर ऊर्जा कलेक्टर / रूपांतरण के रूप में प्लानर या केंद्रित सौर फोटोवोल्टिक्स (पीवी) शामिल होता है। सबसे आम ट्रांसमिशन डिज़ाइन 1-10 गीगाहर्ट्ज (2.45 या 5.8 गीगाहर्ट्ज़) आरएफ बैंड में हैं जहां वातावरण में न्यूनतम नुकसान होता है। उपग्रहों के लिए सामग्रियों को स्रोत से उत्पादित किया जाता है, और पृथ्वी पर निर्मित किया जाता है और पुनः उपयोग करने योग्य रॉकेट लॉन्च के माध्यम से लीओ को ले जाने की उम्मीद है, और रासायनिक या विद्युत प्रणोदन के माध्यम से लीओ और जीईओ के बीच पहुंचाया जाता है। संक्षेप में, आर्किटेक्चर विकल्प हैं:

स्थान = जीईओ
ऊर्जा संग्रह = पीवी
उपग्रह = मोनोलिथिक संरचना
ट्रांसमिशन = आरएफ
सामग्री और विनिर्माण = पृथ्वी
स्थापना = आरईवी को LEO, रसायन से जीईओ

संदर्भ प्रणाली से कई रोचक डिजाइन वेरिएंट हैं:

वैकल्पिक ऊर्जा संग्रह स्थान: जबकि जीईओ पृथ्वी के निकटता, सरलीकृत बिंदु और ट्रैकिंग, गुप्तता में बहुत ही कम समय और सभी वैश्विक मांगों को पूरा करने के लिए स्केलेबिलिटी के कई फायदे के कारण सबसे आम है, जबकि अन्य स्थानों का प्रस्ताव दिया गया है:

सन अर्थ एल 1: रॉबर्ट केनेडी III, केन रॉय और डेविड फील्ड्स ने “डायसन डॉट्स” नामक एल 1 सनशाडे का एक संस्करण प्रस्तावित किया है, जहां एक बहु-तारावाट प्राथमिक संग्राहक लीओ सूर्य-सिंक्रोनस रिसीवर उपग्रहों की एक श्रृंखला में वापस ऊर्जा प्रदान करेगा। पृथ्वी के लिए बहुत दूर की दूरी के लिए एक संगत बड़े संचरण एपर्चर की आवश्यकता होती है।
चंद्र सतह: डॉ डेविड क्रिसवेल ने पृथ्वी की कक्षा में माइक्रोवेव परावर्तकों की एक श्रृंखला के माध्यम से चंद्रमा की सतह को संग्रह माध्यम के रूप में उपयोग करने का प्रस्ताव दिया है। इस दृष्टिकोण का मुख्य लाभ लॉन्च की ऊर्जा लागत और जटिलता के बिना सौर कलेक्टरों को सीटू में निर्मित करने की क्षमता होगी। नुकसान में लंबी दूरी शामिल है, जिसमें बड़ी संचरण प्रणाली की आवश्यकता होती है, चंद्र रात से निपटने के लिए आवश्यक “ओवरबिल्ड”, और परावर्तक उपग्रहों के पर्याप्त विनिर्माण और बिंदु की कठिनाई शामिल है।
एमईओ: एमईओ सिस्टम इन-स्पेस यूटिलिटीज और बीम-पावर प्रोपल्सन इंफ्रास्ट्रक्चर के लिए प्रस्तावित किए गए हैं। उदाहरण के लिए, रॉयस जोन्स का पेपर देखें।
अत्यधिक अंडाकार कक्षाएं: मोलनिया, टुंड्रा, या काजी जेनिथ कक्षाओं को विशिष्ट बाजारों के लिए शुरुआती स्थानों के रूप में प्रस्तावित किया गया है, जिससे पहुंचने और अच्छी दृढ़ता प्रदान करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
सन-सिंक LEO: इस पोलर कक्षा के पास, उपग्रहों की दर एक दर पर होती है जो उन्हें पृथ्वी के चारों ओर घूमते समय हमेशा सूर्य का सामना करने की अनुमति देती है। यह बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता वाले कक्षा तक पहुंचने में आसान है, और पृथ्वी से इसकी निकटता के लिए एपर्चर संचारित करने के लिए छोटे (और इसलिए कम बड़े पैमाने पर) की आवश्यकता होती है। हालांकि इस दृष्टिकोण के नुकसान में लगातार स्टेशनों को स्थानांतरित करना, या एक विस्फोट संचरण के लिए ऊर्जा भंडारण करना शामिल है। यह कक्षा पहले से भीड़ में है और महत्वपूर्ण अंतरिक्ष मलबे है।
इक्वेटोरियल लीओ: जापान के एसपीएस 2000 ने भूमध्य रेखा LEO में प्रारंभिक प्रदर्शनकारियों का प्रस्ताव दिया जिसमें कई भूमध्य रेखा भाग लेने वाले राष्ट्रों को कुछ शक्ति मिल सकती थी।
पृथ्वी की सतह: डॉ नारायण कोमेरथ ने एक स्पेस पावर ग्रिड का प्रस्ताव दिया है जहां ग्रह के एक तरफ मौजूदा ग्रिड या पावर प्लांट से अतिरिक्त ऊर्जा कक्षा तक पारित की जा सकती है, जो दूसरे उपग्रह और रिसीवर तक पहुंच जाती है।

ऊर्जा संग्रह: सौर ऊर्जा उपग्रहों के लिए सबसे आम डिजाइनों में फोटोवोल्टिक्स शामिल हैं। ये प्लानर (और आमतौर पर निष्क्रिय रूप से ठंडा) हो सकता है, केंद्रित (और शायद सक्रिय रूप से ठंडा)। हालांकि, कई रोचक रूप हैं।

सौर थर्मल: सौर थर्मल के समर्थकों ने घुमावदार मशीनरी के माध्यम से ऊर्जा निकालने के लिए तरल पदार्थ में राज्य परिवर्तन के कारण केंद्रित हीटिंग का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया है जिसके बाद रेडिएटर में शीतलन होता है। इस विधि के लाभों में समग्र प्रणाली द्रव्यमान (विवादित), सौर-पवन क्षति के कारण गैर-गिरावट, और विकिरण सहिष्णुता शामिल हो सकती है। कीथ हेन्सन द्वारा हाल ही में एक थर्मल सौर ऊर्जा उपग्रह डिजाइन को यहां देखा गया है।
सौर पंप लेजर: जापान ने सौर-पंप वाले लेजर का पीछा किया है, जहां सूरज की रोशनी सीधे पृथ्वी पर सुसंगत बीम बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले लसिंग माध्यम को उत्तेजित करती है।
संलयन क्षय: बिजली-उपग्रह का यह संस्करण “सौर” नहीं है। इसके बजाय, अंतरिक्ष के निर्वात को पारंपरिक संलयन के लिए “फीचर नहीं बग” के रूप में देखा जाता है। डॉ। पॉल वेरबॉस प्रति, संलयन के बाद भी तटस्थ कणों को कणों के लिए क्षय का क्षय होता है जो पर्याप्त रूप से बड़ी मात्रा में प्रत्यक्ष रूपांतरण की अनुमति देता है। [उद्धरण वांछित]
सौर पवन लूप: इसे डायसन-हारोप उपग्रह भी कहा जाता है। यहां उपग्रह सूर्य से फोटॉनों का उपयोग नहीं करता है बल्कि सौर हवा में चार्ज किए गए कण इलेक्ट्रो-चुंबकीय युग्मन के माध्यम से एक बड़े पाश में एक वर्तमान उत्पन्न करता है।
डायरेक्ट मिरर: पृथ्वी पर प्रकाश के प्रत्यक्ष दर्पण की दिशा के लिए प्रारंभिक अवधारणाएं इस समस्या से पीड़ित हैं कि सूर्य से आने वाली किरणें समानांतर नहीं हैं लेकिन डिस्क से विस्तार कर रही हैं और इसलिए पृथ्वी पर स्पॉट का आकार काफी बड़ा है। डॉ लुईस फ्रैस ने मौजूदा सौर सरणी को बढ़ाने के लिए परवलयिक दर्पणों की एक श्रृंखला की खोज की है।

वैकल्पिक उपग्रह वास्तुकला: ठेठ उपग्रह एक संरचनात्मक ट्रस, एक या अधिक संग्राहक, एक या अधिक ट्रांसमीटर, और कभी-कभी प्राथमिक और माध्यमिक परावर्तक से बना एक मोनोलिथिक संरचना है। पूरी संरचना गुरुत्वाकर्षण ढाल स्थिर हो सकती है। वैकल्पिक डिजाइन में शामिल हैं:

छोटे उपग्रहों के झुंड: कुछ डिज़ाइन मुक्त उड़ान वाले छोटे उपग्रहों के झुंड का प्रस्ताव देते हैं। यह कई लेजर डिज़ाइनों के मामले में है, और ऐसा लगता है कि कैल्टेक की फ्लाइंग कालीनों के साथ मामला है। आरएफ डिजाइन के लिए, एक इंजीनियरिंग बाधा स्पैस सरणी समस्या है।
नि: शुल्क फ़्लोटिंग घटक: सोलरेन ने मोनोलिथिक संरचना के लिए एक विकल्प का प्रस्ताव दिया है जहां प्राथमिक परावर्तक और संचरण परावर्तक मुक्त उड़ान हैं।
स्पिन स्थिरीकरण: नासा ने एक स्पिन-स्थाई पतली फिल्म अवधारणा की खोज की।
फोटोनिक लेजर थ्रस्टर (पीएलटी) स्थाई संरचना: डॉ यंग बीए ने प्रस्तावित किया है कि बड़े संरचनाओं में संपीड़ित सदस्यों के लिए फोटॉन दबाव विकल्प हो सकता है।

ट्रांसमिशन: ऊर्जा संचरण के लिए सबसे आम डिजाइन जमीन पर एक रेक्टेंना के लिए 10 गीगाहर्ट्ज से नीचे एक आरएफ एंटीना के माध्यम से होता है। क्लिस्ट्रॉन, गेरोट्रॉन, मैग्नेट्रॉन और ठोस स्थिति के लाभों के बीच विवाद मौजूद है। वैकल्पिक संचरण दृष्टिकोण में शामिल हैं:

लेजर: लेजर पहली शक्ति के लिए बहुत कम लागत और द्रव्यमान का लाभ प्रदान करते हैं, हालांकि दक्षता के लाभों के बारे में विवाद है। लेजर बहुत छोटे ट्रांसमिटिंग और एपर्चर प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। हालांकि, एक अत्यधिक केंद्रित बीम में आंखों की सुरक्षा, अग्नि सुरक्षा, और हथियार संबंधी चिंताओं हैं। समर्थकों का मानना ​​है कि उनके पास इन सभी चिंताओं का जवाब है। लेजर-आधारित दृष्टिकोण को वर्षा के साथ मुकाबला करने के वैकल्पिक तरीकों को भी ढूंढना चाहिए।
वायुमंडलीय वेवगाइड: कुछ ने प्रस्तावित किया है कि वायुमंडलीय वेवगाइड बनाने के लिए एक छोटी नाड़ी लेजर का उपयोग करना संभव हो सकता है जिसके माध्यम से केंद्रित माइक्रोवेव बह सकते हैं।
स्केलर: कुछ ने अनुमान लगाया है कि स्केलर तरंगों के माध्यम से बिजली संचार करना संभव हो सकता है।
परमाणु संश्लेषण: आंतरिक सौर मंडल (कक्षा में या ग्रह जैसे ग्रह पर) में आधारित कण त्वरक प्राकृतिक रूप से होने वाली सामग्रियों से परमाणु ईंधन को संश्लेषित करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं। हालांकि यह वर्तमान तकनीक का उपयोग कर अत्यधिक अक्षम होगा (ईंधन में निहित ऊर्जा की मात्रा की तुलना में ईंधन के निर्माण के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा के मामले में) और स्पष्ट परमाणु सुरक्षा मुद्दों को उठाएगा, मूलभूत तकनीक जिस पर इस तरह का दृष्टिकोण होगा भरोसा करते हुए दशकों तक उपयोग किया जा रहा है, जिससे संभवतया बहुत लंबी दूरी पर ऊर्जा भेजने का सबसे विश्वसनीय माध्यम बन जाता है – विशेष रूप से, आंतरिक सौर मंडल से बाहरी सौर मंडल तक।

सामग्री और विनिर्माण: विशिष्ट डिजाइन पृथ्वी पर विद्यमान औद्योगिक विनिर्माण प्रणाली का उपयोग करते हैं, और उपग्रह और प्रणोदक दोनों के लिए पृथ्वी आधारित सामग्री का उपयोग करते हैं। वेरिएंट में शामिल हैं:

चंद्र सामग्री: सौर ऊर्जा उपग्रहों के लिए डिज़ाइन मौजूद हैं जो अन्य स्थानों से “विटामिन” के बहुत छोटे इनपुट के साथ चंद्र regolith से 99% सामग्री स्रोत। चंद्रमा से सामग्री का उपयोग आकर्षक है क्योंकि चंद्रमा से लॉन्च सिद्धांत में पृथ्वी से कहीं कम जटिल है। कोई वायुमंडल नहीं है, और इसलिए घटकों को एरोशेल में कसकर पैक करने की आवश्यकता नहीं होती है और कंपन, दबाव और तापमान भार में जीवित रहना पड़ता है। लॉन्च एक चुंबकीय द्रव्यमान चालक के माध्यम से हो सकता है और पूरी तरह लॉन्च के लिए प्रोपेलेंट का उपयोग करने की आवश्यकता हो सकती है। चंद्रमा से लॉन्च जीईओ को भी पृथ्वी की बहुत गहरी गुरुत्वाकर्षण की तुलना में बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। पूरे सौर ऊर्जा उपग्रहों को पूरी तरह से आपूर्ति करने के लिए पूरे सौर ऊर्जा उपग्रहों को चंद्रमा के द्रव्यमान के दस लाख से भी कम की आवश्यकता होती है।
चंद्रमा पर स्व-प्रतिकृति: नासा ने 1 9 80 में चंद्रमा पर एक स्व-प्रतिकृति कारखाने की खोज की। हाल ही में, जस्टिन लुईस-वेबबर ने जॉन मैंकिन्स एसपीएस-अल्फा डिजाइन के आधार पर मूल तत्वों के विशिष्ट निर्माण की एक विधि का प्रस्ताव दिया।
क्षुद्रग्रह सामग्री: कुछ क्षुद्रग्रहों ने चंद्रमा की तुलना में सामग्री को पुनर्प्राप्त करने के लिए डेल्टा-वी को भी कम किया है, और धातुओं जैसे ब्याज की कुछ विशेष सामग्री अधिक केंद्रित या पहुंच के लिए आसान हो सकती है।
इन-स्पेस / इन-सिटू विनिर्माण: इन-स्पेस योजक निर्माण के आगमन के साथ, स्पाइडरफ़ैब जैसी अवधारणाएं स्थानीय एक्सट्रूज़न के लिए कच्चे माल के बड़े पैमाने पर लॉन्च की अनुमति दे सकती हैं।

जवाबी तर्क

सुरक्षा
बिजली के माइक्रोवेव ट्रांसमिशन का उपयोग किसी भी एसपीएस डिजाइन पर विचार करने में सबसे विवादास्पद मुद्दा रहा है। पृथ्वी की सतह पर, एक सुझाए गए माइक्रोवेव बीम के केंद्र में 23 एमडब्लू / सेमी 2 (1/4 सौर विकिरण निरंतर) से कम तीव्रता होगी, और रेक्टेना फेन्सिलिन के बाहर 1 मेगावाट / सेमी 2 से कम तीव्रता होगी ( रिसीवर परिधि)। ये संयुक्त राज्य अमेरिका व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य अधिनियम (ओएसएचए) कार्यस्थल एक्सपोजर सीमाओं के साथ तुलना करते हैं, जो माइक्रोवेव के लिए 10 मेगावाट / सेमी 2 हैं, – सीमा स्वयं को स्वैच्छिक शर्तों में व्यक्त की जा रही है और संघीय ओएसएए प्रवर्तन उद्देश्यों के लिए लागू नहीं है। इस तीव्रता का एक बीम इसलिए अपने केंद्र में, वर्तमान सुरक्षित कार्यस्थल के स्तर के समान परिमाण के लिए है, यहां तक ​​कि दीर्घकालिक या अनिश्चितकालीन जोखिम के लिए भी। रिसीवर के बाहर, यह ओएसएएच दीर्घकालिक स्तर से बहुत कम है, बीम ऊर्जा का 9 5% से अधिक आयताकार पर गिर जाएगी। शेष माइक्रोवेव ऊर्जा को दुनिया भर में माइक्रोवेव उत्सर्जन पर लगाए गए मानकों के भीतर अच्छी तरह से अवशोषित और फैलाया जाएगा। सिस्टम दक्षता के लिए यह महत्वपूर्ण है कि जितना संभव हो सके माइक्रोवेव विकिरण रेक्टेंना पर केंद्रित हो। रेक्टेंना के बाहर, माइक्रोवेव तीव्रता तेजी से कम हो जाती है, इसलिए आस-पास के कस्बों या अन्य मानव गतिविधियों को पूरी तरह से अप्रभावित होना चाहिए।

बीम के लिए एक्सपोजर अन्य तरीकों से कम किया जा सकता है। जमीन पर, भौतिक उपयोग नियंत्रित है (उदाहरण के लिए, बाड़ लगाने के माध्यम से), और बीम के माध्यम से उड़ने वाला सामान्य विमान यात्रियों को एक सुरक्षात्मक धातु खोल (यानी, एक फैराडे पिंजरे) प्रदान करता है, जो माइक्रोवेव को रोक देगा। अन्य विमान (गुब्बारे, अल्ट्रालाइट इत्यादि) एयरफलाइट नियंत्रण रिक्त स्थान देखकर एक्सपोजर से बच सकते हैं, जैसा वर्तमान में सैन्य और अन्य नियंत्रित एयर स्पेस के लिए किया जाता है। बीम के केंद्र में जमीन के स्तर पर माइक्रोवेव बीम तीव्रता को डिजाइन और शारीरिक रूप से सिस्टम में बनाया जाएगा; बस, ट्रांसमीटर बहुत दूर और बहुत छोटा होगा, असुरक्षित स्तर तक तीव्रता को बढ़ाने में सक्षम होने के लिए, सिद्धांत रूप में भी।

इसके अलावा, एक डिजाइन बाधा यह है कि माइक्रोवेव बीम वन्यजीवन, विशेष रूप से पक्षियों को चोट पहुंचाने के लिए इतना तीव्र नहीं होना चाहिए। उचित स्तर पर जानबूझकर माइक्रोवेव विकिरण के साथ प्रयोग कई पीढ़ियों पर भी नकारात्मक प्रभाव दिखाने में विफल रहे हैं। Rectennas ऑफशोर का पता लगाने के लिए सुझाव दिए गए हैं, लेकिन यह संक्षारण, यांत्रिक तनाव, और जैविक प्रदूषण सहित गंभीर समस्याएं प्रस्तुत करता है।

असफल-सुरक्षित बीम लक्ष्यीकरण सुनिश्चित करने के लिए एक सामान्य रूप से प्रस्तावित दृष्टिकोण एक रेट्रोडायरेक्टिव चरणबद्ध सरणी एंटीना / रेक्टेंना का उपयोग करना है। जमीन पर रेक्टेंना के केंद्र से उत्सर्जित एक “पायलट” माइक्रोवेव बीम ट्रांसमिटिंग एंटीना पर एक चरण मोर्चा स्थापित करता है। वहां, प्रत्येक एंटीना के उपनगरों में सर्किट आउटगोइंग सिग्नल के चरण को नियंत्रित करने के लिए एक आंतरिक घड़ी चरण के साथ पायलट बीम के चरण मोर्चा की तुलना करते हैं। यह प्रेषित बीम को ठीक से रेक्टेंना पर केन्द्रित करने के लिए मजबूर करता है और चरण एकरूपता की उच्च डिग्री प्राप्त करता है; यदि किसी भी कारण से पायलट बीम खो जाता है (उदाहरण के लिए ट्रांसमिटिंग एंटीना रेक्टेंना से दूर हो जाती है, उदाहरण के लिए) चरण नियंत्रण मूल्य विफल रहता है और माइक्रोवेव पावर बीम स्वचालित रूप से स्थगित हो जाता है। ऐसी प्रणाली शारीरिक रूप से अपनी पावर बीम पर ध्यान केंद्रित करने में असमर्थ होगी, जिसमें पायलट बीम ट्रांसमीटर नहीं था। माइक्रोवेव के रूप में आयनमंडल के माध्यम से बीमिंग पावर के दीर्घकालिक प्रभावों का अभी तक अध्ययन नहीं किया गया है, लेकिन कुछ भी सुझाव नहीं दिया गया है जिससे किसी भी महत्वपूर्ण प्रभाव का कारण बन सकता है।