Omenirea are nevoie de energie cristalină în termeni de mediu, deoarece metodele moderne de generare a energiei poluează grav mediul. Experții văd o cale de ieșire din impas în metodele inovatoare. Sunt asociate cu utilizarea energiei spațiale.
Idei inițiale
Povestea a început în 1968. Apoi Peter Glazer a demonstrat ideea tehnologiei masive prin satelit. Le-a fost montat un colector solar. Dimensiunea sa este de 1 milă pătrată. Echipamentul trebuia să fie situat la o altitudine de 36.000 km deasupra zonei ecuatorului. Scopul este de a colecta și transforma energia solară într-o bandă electromagnetică, un flux de microunde. În acest fel, energia utilă ar trebui transmisă către antene terestre uriașe.
În 1970, Departamentul de Energie al SUA, împreună cu NASA, au studiat proiectul Glaser. Acesta este satelitul de energie solară (abrevierea SPS).
Trei ani mai târziu, omul de știință a primit un brevet pentru tehnica propusă. Ideea, dacă ar fi implementată, ar aduce rezultate deosebite. Dar au fostau fost efectuate diferite calcule și s-a dovedit că satelitul planificat va genera 5000 MW de energie, iar Pământul va ajunge de trei ori mai puțin. De asemenea, am determinat costurile estimate pentru acest proiect - 1 trilion de dolari. Acest lucru a forțat guvernul să închidă programul.
90
În viitor, sateliții au fost planificați să fie amplasați la o înălțime mai modestă. Pentru a face acest lucru, au trebuit să folosească orbite terestre joase. Acest concept a fost dezvoltat în 1990 de către cercetătorii de la Centru. M. V. Keldysh.
Conform planului lor, în anii 20-30 ai secolului XXI ar trebui construite 10-30 de stații speciale. Fiecare dintre ele va include 10 module energetice. Parametrul total al tuturor stațiilor va fi de 1,5 - 4,5 GW. Pe Pământ, indicatorul va atinge valori de la 0,75 la 2,25 GW.
Și până în 2100 numărul de stații va fi crescut la 800. Nivelul de energie primit pe Pământ va fi de 960 GW. Dar astăzi nu există nici măcar informații despre dezvoltarea unui proiect bazat pe acest concept.
Acțiuni NASA și Japonia
În 1994, a fost efectuat un experiment special. A fost găzduit de forțele aeriene americane. Au plasat sateliți fotovoltaici avansați pe orbită terestră joasă. În acest scop au fost folosite rachete.
Din 1995 până în 1997, NASA a efectuat un studiu amănunțit al energiei spațiale. Au fost analizate conceptele și specificul tehnologic al acestuia.
În 1998, Japonia a intervenit în acest domeniu. Agenția ei spațială a lansat un program pentru a construi un sistem electric spațial.
În 1999, NASA a răspuns lansând un program similar. În 2000, un reprezentant al acestei organizații, John McKins, a vorbit în fața Congresului SUA cu o declarație conform căreia dezvoltările planificate necesită cheltuieli uriașe și echipamente de în altă tehnologie, precum și mai mult de un deceniu.
În 2001, japonezii au anunțat un plan de intensificare a cercetării și lansare a unui satelit de testare cu parametri de 10 kW și 1 MW.
În 2009, agenția lor de explorare spațială și-a anunțat intenția de a trimite un satelit special pe orbită. Va trimite energie solară pe Pământ folosind microunde. Prototipul său inițial ar trebui să fie lansat în 2030.
Tot în 2009, a fost semnat un acord important între două organizații - Solaren și PG&E. Potrivit acesteia, prima companie va produce energie în spațiu. Și al doilea îl va cumpăra. Puterea unei astfel de energie va fi de 200 MW. Acest lucru este suficient pentru a asigura 250.000 de clădiri rezidențiale. Potrivit unor rapoarte, proiectul a început să fie implementat în 2016.
În 2010, concernul Shimizu a publicat materiale despre construcția potențială a unei stații la scară largă pe Lună. Panourile solare vor fi folosite în cantități mari. Din ele se va construi o centură, care va avea parametri de 11.000 și 400 km (lungime și, respectiv, lățime).
În 2011, mai multe companii mari japoneze au conceput un proiect comun global. A implicat utilizarea a 40 de sateliți cu baterii solare montate. Undele electromagnetice vor deveni conductoare de energie către Pământ. Oglinda le va luaavând un diametru de 3 km. Se va concentra în zona deșertică a oceanului. Proiectul era programat să fie lansat în 2012. Dar din motive tehnice, acest lucru nu s-a întâmplat.
Probleme în practică
Dezvoltarea energiei spațiale poate salva umanitatea de cataclisme. Cu toate acestea, implementarea practică a proiectelor are multe dificultăți.
Așa cum era planificat, locația unei rețele de sateliți în spațiu are următoarele avantaje:
- Expunere constantă la Soare, adică acțiune continuă.
- Independență completă față de vreme și de poziția axei planetei.
- Fără dileme cu masa structurilor și coroziunea acestora.
Implementarea planurilor este complicată de următoarele probleme:
- Parametri uriași ai antenei - transmițătorul de energie la suprafața planetei. Deci, de exemplu, pentru ca transmisia intenționată să aibă loc folosind microunde cu o frecvență de 2,25 GHz, diametrul unei astfel de antene ar fi de 1 km. Iar diametrul zonei care primește fluxul de energie pe Pământ ar trebui să fie de cel puțin 10 km.
- Pierderea de energie la mutarea pe Pământ este de aproximativ 50%.
- Cheltuieli colosale. Pentru o țară, acestea sunt sume foarte semnificative (câteva zeci de miliarde de dolari).
Acestea sunt avantajele și dezavantajele energiei spațiale. Puterile de conducere sunt angajate în eliminarea și reducerea la minimum a deficiențelor sale. De exemplu, dezvoltatorii americani încearcă să rezolve dilemele financiare cu ajutorul rachetelor SpaceX Falcon 9. Aceste dispozitive vor reduce semnificativ costul implementării programului planificat (în special, lansarea sateliților SBSP).
Program lunar
Conform conceptului lui David Criswell, este esențial să folosiți Luna ca bază pentru amplasarea echipamentului necesar.
Acesta este locul optim pentru a rezolva dilema. În plus, unde este posibil să se dezvolte energia spațială, dacă nu pe Lună? Acesta este un teritoriu care nu are atmosferă și vreme. Generarea de energie aici poate continua în mod continuu cu o eficiență solidă.
În plus, multe componente ale bateriilor pot fi construite din materiale lunare, cum ar fi pământul. Acest lucru reduce semnificativ costurile prin analogie cu alte variante ale stației.
Situația din Rusia
Industria energetică spațială a țării se dezvoltă pe baza următoarelor principii:
- Aprovizionarea cu energie este o problemă socială și politică la scară planetară.
- Siguranța mediului este meritul explorării spațiale competente. Ar trebui aplicate tarife la energia verde. Aici, semnificația socială a purtătorului său este neapărat luată în considerare.
- Suport continuu pentru programe energetice inovatoare.
- Procentul de energie electrică generată de centralele nucleare trebuie optimizat.
- Identificarea raportului optim de energie cu concentrarea solului și spațiului.
- Aplicarea aviației spațiale pentru educație și transportul de energie.
Energia spațială din Rusia interacționează cu programul Întreprinderii Unitare de Stat Federale NPO. Lavochkin. Ideea se bazează pe utilizarea colectoarelor solare și a antenelor de radiație. Tehnologii de bază - sateliți autonomi controlați de pe Pământ laasistență puls pilot.
Pentru antenă se folosește spectrul de microunde cu unde milimetrice scurte. Din această cauză, în spațiul cosmic vor apărea raze înguste. Acest lucru va necesita generatoare și amplificatoare cu parametri modesti. Atunci vor fi necesare antene mult mai mici.
Inițiativa TsNIIMash
În 2013, această organizație (care este și divizia științifică cheie a Roscosmos) a propus să construiască centrale solare spațiale interne. Puterea lor preconizată era în intervalul 1-10 GW. Energia trebuie transmisă pe Pământ fără fir. În acest scop, spre deosebire de SUA și Japonia, oamenii de știință ruși au intenționat să folosească un laser.
Politica nucleară
Localizarea bateriilor solare în spațiu presupune anumite avantaje. Dar aici este important să respectați cu strictețe orientarea necesară. Tehnica nu ar trebui să fie în umbră. În această privință, un număr de experți sunt sceptici cu privire la programul lunar.
Și astăzi cea mai eficientă metodă este considerată a fi „Space nuclear power – solar space power”. Aceasta implică plasarea unui reactor nuclear puternic sau a unui generator în spațiu.
Prima opțiune are o masă uriașă și necesită monitorizare și întreținere atentă. Teoretic, va putea funcționa autonom în spațiu cel mult un an. Acesta este un timp prea scurt pentru programele spațiale.
Al doilea are o eficiență solidă. Dar în condiții de spațiu este dificil de variatputerea sa. Astăzi, oamenii de știință americani de la NASA dezvoltă un model îmbunătățit al unui astfel de generator. Specialiștii interni lucrează, de asemenea, activ în această direcție.
Motive generale pentru dezvoltarea energiei spațiale
Ele pot fi interne și externe. Prima categorie include:
- O creștere bruscă a populației lumii. Potrivit unor previziuni, numărul locuitorilor Pământului până la sfârșitul secolului XXI va fi de peste 15 miliarde de oameni.
- Consumul de energie continuă să crească.
- Utilizarea metodelor clasice de generare a energiei devine irelevantă. Acestea se bazează pe petrol și gaze.
- Impactul negativ asupra climei și atmosferei.
A doua categorie include:
- Căderi periodice pe planeta unor mari părți de meteoriți și comete. Conform statisticilor, acest lucru se întâmplă o dată pe secol.
- Modificări ale polilor magnetici. Deși frecvența aici este o dată la 2000 de ani, există riscul ca polii nord și sud să schimbe locurile. Apoi pentru ceva timp planeta își va pierde câmpul magnetic. Aceasta este plină de daune grave cauzate de radiații, dar energia spațială bine stabilită ar putea deveni o apărare împotriva unor astfel de dezastre.
