Mänskligheten behöver kristallen energi i miljöhänseende, eftersom moderna metoder för att generera energi allvarligt förorenar miljön. Experter ser en väg ut ur återvändsgränden med innovativa metoder. De är förknippade med användningen av rymdenergi.
Ursprungliga idéer
Berättelsen började 1968. Sedan demonstrerade Peter Glazer idén med massiv satellitteknik. En solfångare monterades på dem. Dess storlek är 1 kvadratkilometer. Utrustningen var tänkt att vara placerad på en höjd av 36 000 km över ekvatorzonen. Målet är att samla in och omvandla solenergi till ett elektromagnetiskt band, en mikrovågsström. På detta sätt bör användbar energi överföras till enorma markantenner.
År 1970 studerade det amerikanska energidepartementet tillsammans med NASA Glaser-projektet. Det här är Solar Power Satellite (förkortning SPS).
Tre år senare beviljades vetenskapsmannen patent på den föreslagna tekniken. Idén, om den genomfördes, skulle ge enastående resultat. Men det fannsolika beräkningar gjordes, och det visade sig att den planerade satelliten skulle generera 5000 MW energi och jorden skulle nå tre gånger mindre. Vi fastställde också de beräknade kostnaderna för detta projekt - 1 biljon dollar. Detta tvingade regeringen att stänga programmet.
90s
I framtiden var satelliterna planerade att placeras på en mer blygsam höjd. För att göra detta var de tvungna att använda låga jordbanor. Detta koncept utvecklades 1990 av forskare från centret. M. V. Keldysh.
Enligt deras plan ska 10-30 specialstationer byggas på 20-30-talet av 2000-talet. Var och en av dem kommer att innehålla 10 energimoduler. Den totala parametern för alla stationer kommer att vara 1,5 - 4,5 GW. På jorden kommer indikatorn att nå värden från 0,75 till 2,25 GW.
Och år 2100 kommer antalet stationer att utökas till 800. Energinivån som tas emot på jorden kommer att vara 960 GW. Men idag finns det ingen information ens om utvecklingen av ett projekt baserat på detta koncept.
NASA och Japans åtgärder
1994 genomfördes ett speciellt experiment. Det var värd för US Air Force. De placerade avancerade fotovoltaiska satelliter i låg omloppsbana om jorden. Raketer användes för detta ändamål.
Från 1995 till 1997 genomförde NASA en grundlig studie av rymdenergi. Dess koncept och tekniska detaljer analyserades.
1998 ingrep Japan i detta område. Hennes rymdorganisation lanserade ett program för att bygga ett elektriskt rymdsystem.
1999 svarade NASA genom att lansera ett liknande program. År 2000 talade en representant för denna organisation, John McKins, inför den amerikanska kongressen med ett uttalande att den planerade utvecklingen kräver enorma utgifter och högteknologisk utrustning, såväl som mer än ett decennium.
Under 2001 tillkännagav japanerna en plan för att intensifiera forskningen och skjuta upp en testsatellit med parametrar på 10 kW och 1 MW.
Under 2009 tillkännagav deras rymdutforskningsbyrå sin avsikt att skicka en speciell satellit i omloppsbana. Det kommer att skicka solenergi till jorden med hjälp av mikrovågor. Dess första prototyp bör lanseras 2030.
Också 2009 tecknades ett viktigt avtal mellan två organisationer - Solaren och PG&E. Enligt den ska det första företaget producera energi i rymden. Och den andra kommer att köpa den. Effekten av sådan energi kommer att vara 200 MW. Detta räcker för att förse 250 000 bostadshus med det. Enligt vissa rapporter började projektet implementeras 2016.
Under 2010 publicerade Shimizu-koncernen material om den potentiella konstruktionen av en storskalig station på månen. Solpaneler kommer att användas i stora mängder. Ett bälte kommer att byggas av dem, som kommer att ha parametrar på 11 000 och 400 km (längd respektive bredd).
Under 2011 utformade flera stora japanska företag ett glob alt gemensamt projekt. Det innebar användning av 40 satelliter med monterade solbatterier. Elektromagnetiska vågor kommer att bli ledare av energi till jorden. Spegeln kommer att ta demmed en diameter på 3 km. Den kommer att koncentreras i havets ökenzon. Projektet var planerat att starta 2012. Men av tekniska skäl hände det inte.
Problem i praktiken
Utvecklingen av rymdenergi kan rädda mänskligheten från katastrofer. Det praktiska genomförandet av projekt har dock många svårigheter.
Som planerat har platsen för ett nätverk av satelliter i rymden följande fördelar:
- Konstant exponering för solen, det vill säga kontinuerlig verkan.
- Fullständigt oberoende av vädret och positionen för planetens axel.
- Inga dilemman med massan av strukturer och deras korrosion.
Genomförandet av planerna kompliceras av följande problem:
- Enorma parametrar för antennen - sändaren av energi till planetens yta. Så, till exempel, för att den avsedda överföringen ska ske med hjälp av mikrovågor med en frekvens på 2,25 GHz, skulle diametern på en sådan antenn vara 1 km. Och diametern på zonen som tar emot energiflödet på jorden bör vara minst 10 km.
- Energiförlusten när man flyttar till jorden är cirka 50%.
- Kolossala utgifter. För ett land är det mycket betydande belopp (flera tiotals miljarder dollar).
Det här är för- och nackdelarna med rymdenergi. Ledande makter är engagerade i att eliminera och minimera dess brister. Till exempel försöker amerikanska utvecklare lösa ekonomiska dilemman med hjälp av SpaceXs Falcon 9-raketer. Dessa enheter kommer avsevärt att minska kostnaderna för att implementera det planerade programmet (särskilt uppskjutande av SBSP-satelliter).
Lunar program
I enlighet med David Criswells koncept är det viktigt att använda månen som bas för att placera den nödvändiga utrustningen.
Detta är den optimala platsen för att lösa dilemmat. Dessutom, var är det möjligt att utveckla rymdenergi, om inte på månen? Detta är ett territorium som inte har en atmosfär och väder. Kraftproduktion här kan fortsätta kontinuerligt med stabil effektivitet.
Dessutom kan många komponenter i batterierna byggas av månmaterial, som jord. Detta minskar kostnaderna avsevärt analogt med andra stationsvarianter.
Situationen i Ryssland
Landets rymdenergiindustri utvecklas utifrån följande principer:
- Energiförsörjning är ett soci alt och politiskt problem på planetarisk skala.
- Miljösäkerhet är fördelen med kompetent rymdutforskning. Tariffer för grön energi bör tillämpas. Här tas med nödvändighet hänsyn till bärarens sociala betydelse.
- Kontinuerligt stöd för innovativa energiprogram.
- Procentandel av elen som genereras av kärnkraftverk behöver optimeras.
- Identifiering av det optimala förhållandet mellan energi och mark- och rymdkoncentration.
- Tillämpning av rymdflyg för utbildning och energiöverföring.
Rymdenergi i Ryssland samverkar med programmet för Federal State Unitary Enterprise NPO. Lavochkin. Idén bygger på användningen av solfångare och strålningsantenner. Grundläggande teknologier - autonoma satelliter styrda från jorden klpilotpulsassistans.
Mikrovågsspektrat med korta, jämna millimetervågor, används för antennen. På grund av detta kommer smala strålar att dyka upp i yttre rymden. Detta kommer att kräva generatorer och förstärkare med blygsamma parametrar. Då behövs betydligt mindre antenner.
Initiativ av TsNIIMash
År 2013 föreslog denna organisation (som också är den viktigaste vetenskapliga avdelningen för Roscosmos) att bygga inhemska rymdsolkraftverk. Deras avsedda effekt låg i intervallet 1-10 GW. Energi måste överföras till jorden trådlöst. För detta ändamål, till skillnad från USA och Japan, hade ryska vetenskapsmän för avsikt att använda en laser.
Kärnkraftspolitik
Placering av solbatterier i rymden innebär vissa fördelar. Men här är det viktigt att strikt observera den nödvändiga orienteringen. Teknik bör inte ligga i skymundan. I detta avseende är ett antal experter skeptiska till månprogrammet.
Och idag anses den mest effektiva metoden vara "Space nuclear power - solar space power". Det handlar om att placera en kraftfull kärnreaktor eller generator i rymden.
Det första alternativet har en enorm massa och kräver noggrann övervakning och underhåll. Teoretiskt kommer den att kunna arbeta självständigt i rymden i högst ett år. Det här är för kort tid för rymdprogram.
Den andra har en solid effektivitet. Men i rymdförhållanden är det svårt att varieradess kraft. Idag utvecklar amerikanska forskare från NASA en förbättrad modell av en sådan generator. Inhemska specialister arbetar också aktivt i denna riktning.
Allmänna motiv för utvecklingen av rymdenergi
De kan vara interna och externa. Den första kategorin inkluderar:
- En kraftig ökning av världens befolkning. Enligt vissa prognoser kommer antalet invånare på jorden i slutet av 2000-talet att vara mer än 15 miljarder människor.
- Energiförbrukningen fortsätter att öka.
- Användningen av klassiska metoder för energigenerering blir irrelevant. De är baserade på olja och gas.
- Negativ påverkan på klimat och atmosfär.
Den andra kategorin inkluderar:
- Periodiska fall på planeten av stora delar av meteoriter och kometer. Enligt statistik händer detta en gång per sekel.
- Förändringar i magnetiska poler. Även om frekvensen här är en gång vart 2000:e år, finns det ett hot om att nord- och sydpolen byter plats. Sedan kommer planeten under en tid att förlora sitt magnetfält. Detta är fyllt med allvarliga strålskador, men väletablerad rymdenergi kan bli ett försvar mot sådana katastrofer.
