Човечеството се нуждае от кристално чиста енергия от гледна точка на околната среда, тъй като съвременните методи за генериране на енергия сериозно замърсяват околната среда. Експертите виждат изход от задънената улица в иновативните методи. Те са свързани с използването на космическа енергия.
Първоначални идеи
Историята започва през 1968 г. Тогава Питър Глейзър демонстрира идеята за масивна сателитна технология. Към тях е монтиран слънчев колектор. Размерът му е 1 квадратна миля. Предполагаше се, че оборудването е разположено на височина от 36 000 км над екваторната зона. Целта е да се събере и трансформира слънчевата енергия в електромагнитна лента, микровълнов поток. По този начин полезната енергия трябва да се предава към огромни наземни антени.
През 1970 г. Министерството на енергетиката на САЩ, заедно с НАСА, изучава проекта Glaser. Това е сателитът за слънчева енергия (съкращение SPS).
Три години по-късно ученият получава патент за предложената техника. Идеята, ако бъде реализирана, ще доведе до изключителни резултати. Но имашебяха извършени различни изчисления и се оказа, че планираният спътник ще генерира 5000 MW енергия, а Земята ще достигне три пъти по-малко. Определихме и прогнозните разходи за този проект - 1 трилион долара. Това принуди правителството да затвори програмата.
90s
В бъдеще е планирано сателитите да бъдат разположени на по-скромна височина. За да направят това, те трябваше да използват ниски околоземни орбити. Тази концепция е разработена през 1990 г. от изследователи от Центъра. М. В. Келдиш.
Според техния план през 20-30-те години на 21-ви век трябва да бъдат построени 10-30 специални станции. Всеки от тях ще включва 10 енергийни модула. Общият параметър на всички станции ще бъде 1,5 - 4,5 GW. На Земята индикаторът ще достигне стойности от 0,75 до 2,25 GW.
И до 2100 г. броят на станциите ще бъде увеличен до 800. Нивото на енергия, получена на Земята, ще бъде 960 GW. Но днес няма информация дори за разработването на проект, базиран на тази концепция.
Действия на НАСА и Япония
През 1994 г. е проведен специален експеримент. Домакин беше американските военновъздушни сили. Те поставиха усъвършенствани фотоволтаични спътници в ниска земна орбита. За тази цел бяха използвани ракети.
От 1995 до 1997 г. НАСА проведе задълбочено изследване на космическата енергия. Анализирани бяха нейните концепции и технологични специфики.
През 1998 г. Япония се намеси в тази област. Нейната космическа агенция стартира програма за изграждане на космическа електрическа система.
През 1999 г. НАСА отговори, като стартира подобна програма. През 2000 г. представител на тази организация, Джон Маккинс, говори пред Конгреса на САЩ с изявление, че планираните разработки изискват огромни разходи и високотехнологично оборудване, както и повече от едно десетилетие.
През 2001 г. японците обявиха план за засилване на изследванията и изстрелване на тестов сателит с параметри от 10 kW и 1 MW.
През 2009 г. тяхната агенция за изследване на космоса обяви намерението си да изпрати специален сателит в орбита. Той ще изпраща слънчева енергия към Земята с помощта на микровълни. Първоначалният му прототип трябва да бъде пуснат на пазара през 2030 г.
Също така през 2009 г. беше подписано важно споразумение между две организации - Solaren и PG&E. Според него първата компания ще произвежда енергия в космоса. И вторият ще го купи. Мощността на такава енергия ще бъде 200 MW. Това е достатъчно, за да осигури с него 250 000 жилищни сгради. Според някои доклади проектът е започнал да се изпълнява през 2016 г.
През 2010 г. концернът Shimizu публикува материал за потенциалното изграждане на мащабна станция на Луната. Слънчевите панели ще бъдат използвани в големи количества. От тях ще бъде изграден пояс, който ще е с параметри 11 000 и 400 км (съответно дължина и ширина).
През 2011 г. няколко големи японски компании замислиха глобален съвместен проект. Той включваше използването на 40 спътника с монтирани слънчеви батерии. Електромагнитните вълни ще станат проводници на енергия към Земята. Огледалото ще ги вземес диаметър 3 км. Той ще бъде съсредоточен в пустинната зона на океана. Проектът трябваше да стартира през 2012 г. Но по технически причини това не се случи.
Проблеми в практиката
Развитието на космическата енергия може да спаси човечеството от катаклизми. Въпреки това, практическото изпълнение на проекти има много трудности.
Както е планирано, местоположението на мрежа от сателити в космоса има следните предимства:
- Постоянно излагане на слънце, тоест непрекъснато действие.
- Пълна независимост от времето и позицията на оста на планетата.
- Без дилеми с масата на конструкциите и тяхната корозия.
Изпълнението на плановете се усложнява от следните проблеми:
- Огромни параметри на антената - предавател на енергия към повърхността на планетата. Така например, за да се осъществи предвиденото предаване с помощта на микровълни с честота 2,25 GHz, диаметърът на такава антена би бил 1 km. А диаметърът на зоната, приемаща енергийния поток на Земята, трябва да бъде най-малко 10 km.
- Загубата на енергия при преместване на Земята е около 50%.
- Колосални разходи. За една страна това са много значителни суми (няколко десетки милиарди долара).
Това са плюсовете и минусите на космическата енергия. Водещите сили са ангажирани с отстраняването и минимизирането на неговите недостатъци. Например, американските разработчици се опитват да разрешат финансови дилеми с помощта на ракетите Falcon 9 на SpaceXs. Тези устройства значително ще намалят разходите за изпълнение на планираната програма (по-специално за изстрелване на сателити SBSP).
Лунна програма
Според концепцията на Дейвид Крисуел е важно Луната да се използва като база за поставяне на необходимото оборудване.
Това е оптималното място за решаване на дилемата. Освен това къде е възможно да се развива космическа енергия, ако не на Луната? Това е територия, която няма атмосфера и време. Производството на електроенергия тук може да продължи непрекъснато със солидна ефективност.
В допълнение, много компоненти на батериите могат да бъдат изградени от лунни материали, като почва. Това значително намалява разходите по аналогия с други варианти на станции.
Ситуацията в Русия
Промишлеността на космическата енергия в страната се развива на базата на следните принципи:
- Снабдяването с енергия е социален и политически проблем в планетарен мащаб.
- Безопасността на околната среда е заслуга за компетентно изследване на космоса. Трябва да се прилагат тарифи за зелена енергия. Тук задължително се взема предвид социалната значимост на неговия носител.
- Непрекъсната поддръжка за иновативни енергийни програми.
- Процентът на електроенергията, произведена от атомни електроцентрали, трябва да бъде оптимизиран.
- Идентифициране на оптималното съотношение на енергията с концентрацията на земята и пространството.
- Прилагане на космическата авиация за образование и пренос на енергия.
Космичната енергия в Русия взаимодейства с програмата на НПО на Федералното държавно унитарно предприятие. Лавочкин. Идеята се основава на използването на слънчеви колектори и радиационни антени. Основни технологии - автономни спътници, управлявани от Земята приподпомагане на пилотния импулс.
Микровълновият спектър с къси, дори милиметрови вълни, се използва за антената. Поради това в космическото пространство ще се появят тесни лъчи. Това ще изисква генератори и усилватели със скромни параметри. Тогава ще са необходими значително по-малки антени.
Инициатива на ЦНИИМаш
През 2013 г. тази организация (която е и ключовото научно подразделение на Роскосмос) предложи да изгради вътрешни космически слънчеви електроцентрали. Предвидената им мощност беше от порядъка на 1-10 GW. Енергията трябва да се предава на Земята безжично. За тази цел, за разлика от САЩ и Япония, руски учени възнамеряваха да използват лазер.
Ядрена политика
Разположението на слънчевите батерии в космоса предполага определени предимства. Но тук е важно стриктно да се спазва необходимата ориентация. Техниката не трябва да е в сянка. В това отношение редица експерти са скептични относно лунната програма.
И днес най-ефективният метод се счита за "Комическа ядрена енергия - слънчева космическа енергия". Това включва поставяне на мощен ядрен реактор или генератор в космоса.
Първата опция има огромна маса и изисква внимателно наблюдение и поддръжка. Теоретично той ще може да работи автономно в космоса не повече от година. Това е твърде кратко време за космически програми.
Вторият има солидна ефективност. Но в космически условия е трудно да вариранеговата сила. Днес американски учени от НАСА разработват подобрен модел на такъв генератор. В тази посока активно работят и местни специалисти.
Общи мотиви за развитието на космическата енергия
Могат да бъдат вътрешни и външни. Първата категория включва:
- Рязко увеличение на световното население. Според някои прогнози броят на жителите на Земята до края на 21-ви век ще бъде над 15 милиарда души.
- Потреблението на енергия продължава да нараства.
- Използването на класически методи за генериране на енергия става неуместно. Те са базирани на нефт и газ.
- Отрицателно въздействие върху климата и атмосферата.
Втората категория включва:
- Периодични падания на планетата на големи части от метеорити и комети. Според статистиката това се случва веднъж на век.
- Промени в магнитните полюси. Въпреки че честотата тук е веднъж на всеки 2000 години, съществува заплаха северният и южният полюс да си сменят местата. След това за известно време планетата ще загуби своето магнитно поле. Това е изпълнено със сериозни радиационни щети, но добре установената космическа енергия може да се превърне в защита срещу подобни бедствия.
