Az emberiségnek környezetvédelmi szempontból kristálytiszta energiára van szüksége, mivel a modern energiatermelési módszerek súlyosan szennyezik a környezetet. A szakértők az innovatív módszerekben látják a kiutat a zsákutcából. Az űrenergia felhasználásával kapcsolatosak.
Kiinduló ötletek
A történet 1968-ban kezdődött. Ezután Peter Glazer bemutatta a hatalmas műholdas technológia ötletét. Napkollektort szereltek rájuk. Mérete 1 négyzetmérföld. A berendezésnek 36 000 km-es magasságban kellett volna elhelyezkednie az egyenlítői zóna felett. A cél a napenergia összegyűjtése és elektromágneses sávká, mikrohullámú sugárrá alakítása. Ily módon hasznos energiát kell továbbítani a hatalmas földi antennákhoz.
1970-ben az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma a NASA-val együtt tanulmányozta a Glaser projektet. Ez a Solar Power Satellite (rövidítése SPS).
Három évvel később a tudós szabadalmat kapott a javasolt technikára. Az ötlet megvalósítása esetén kiemelkedő eredményeket hozna. De voltakKülönböző számításokat végeztek, és kiderült, hogy a tervezett műhold 5000 MW energiát termelne, és a Föld háromszor kevesebbet érne el. Meghatároztuk a projekt becsült költségeit is - 1 billió dollár. Ez arra kényszerítette a kormányt, hogy lezárja a programot.
90-es évek
A jövőben a műholdakat szerényebb magasságban tervezték elhelyezni. Ehhez alacsony földpályákat kellett használniuk. Ezt a koncepciót 1990-ben dolgozták ki a Központ kutatói. M. V. Keldysh.
Tervük szerint a 21. század 20-30-as éveiben 10-30 speciális állomást kellene építeni. Mindegyik 10 energiamodult tartalmaz majd. Az összes állomás összparamétere 1,5 - 4,5 GW lesz. A Földön az indikátor 0,75 és 2,25 GW közötti értékeket ér el.
És 2100-ra az állomások számát 800-ra növelik. A Földön kapott energia szintje 960 GW lesz. De ma még egy ilyen koncepción alapuló projekt kidolgozásáról sincs információ.
NASA és Japán akciók
1994-ben egy speciális kísérletet végeztek. Az amerikai légierő adott otthont. Fejlett fotovoltaikus műholdakat helyeztek alacsony földpályára. Erre a célra rakétákat használtak.
1995 és 1997 között a NASA alapos tanulmányt végzett az űrenergiával kapcsolatban. Koncepcióit és technológiai sajátosságait elemezték.
1998-ban Japán beavatkozott ezen a területen. Űrügynöksége elindított egy programot az űrelektromos rendszer kiépítésére.
1999-ben a NASA egy hasonló program elindításával válaszolt. 2000-ben ennek a szervezetnek a képviselője, John McKins felszól alt az Egyesült Államok Kongresszusa előtt azzal a kijelentéssel, hogy a tervezett fejlesztések hatalmas kiadásokat és csúcstechnológiás berendezéseket, valamint több mint egy évtizedet igényelnek.
2001-ben a japánok bejelentették a kutatás intenzívebbé tételének tervét, és egy 10 kW és 1 MW teljesítményű tesztműholdat indítanak fel.
2009-ben az űrkutató ügynökségük bejelentette azon szándékukat, hogy egy speciális műholdat küldenek pályára. Mikrohullámok segítségével napenergiát küld a Földre. A kezdeti prototípust 2030-ban kell piacra dobni.
Szintén 2009-ben fontos megállapodást írtak alá két szervezet – a Solaren és a PG&E. Eszerint az első cég az űrben termel majd energiát. És a második megveszi. Az ilyen energia teljesítménye 200 MW lesz. Ez 250 000 lakóépület biztosítására elegendő. Egyes jelentések szerint a projekt megvalósítása 2016-ban kezdődött.
2010-ben a Shimizu konszern anyagokat tett közzé egy nagyszabású állomás esetleges felépítéséről a Holdon. A napelemek nagy mennyiségben kerülnek felhasználásra. Egy öv épül belőlük, melynek paraméterei 11.000, illetve 400 km (hossz és szélesség).
2011-ben több nagy japán vállalat globális közös projektet tervezett. 40 műholdat használtak felszerelt napelemekkel. Az elektromágneses hullámok energiavezetőkké válnak a Föld felé. A tükör elviszi őket3 km átmérőjű. Az óceán sivatagi övezetében fog koncentrálódni. A projektet 2012-ben tervezték elindítani. De technikai okok miatt ez nem történt meg.
Problémák a gyakorlatban
Az űrenergia fejlesztése megmentheti az emberiséget a kataklizmáktól. A projektek gyakorlati megvalósítása azonban számos nehézséggel jár.
A terveknek megfelelően a műholdak hálózatának helye az űrben a következő előnyökkel jár:
- Állandó kitettség a napnak, azaz folyamatos cselekvés.
- Teljes függetlenség az időjárástól és a bolygó tengelyének helyzetétől.
- Nincs dilemma a szerkezetek tömegével és korróziójával.
A tervek megvalósítását a következő problémák nehezítik:
- Az antenna hatalmas paraméterei - az energia átvitele a bolygó felszínére. Így például ahhoz, hogy a tervezett átvitel 2,25 GHz frekvenciájú mikrohullámú sütővel történjen, egy ilyen antenna átmérője 1 km. A Földön az energiaáramlást fogadó zóna átmérője pedig legalább 10 km legyen.
- Az energiaveszteség a Földre költözéskor körülbelül 50%.
- Kolosszális kiadások. Egy ország számára ezek nagyon jelentős összegek (több tízmilliárd dollár).
Ezek az űrenergia előnyei és hátrányai. A vezető hatalmak a hiányosságok kiküszöbölésével és minimalizálásával foglalkoznak. Például az amerikai fejlesztők pénzügyi dilemmákat próbálnak megoldani a SpaceXs Falcon 9 rakétákkal, amelyek jelentősen csökkentik a tervezett program megvalósításának költségeit (különösen az SBSP műholdak felbocsátását).
Holdprogram
David Criswell koncepciója szerint elengedhetetlen, hogy a Holdat használjuk alapként a szükséges felszerelések elhelyezéséhez.
Ez az optimális hely a dilemma megoldására. Emellett hol lehet űrenergiát fejleszteni, ha nem a Holdon? Ez egy olyan terület, amelynek nincs hangulata és időjárása. Az áramtermelés itt folyamatosan, szilárd hatásfokkal folytatódhat.
Ezenkívül az akkumulátorok számos alkatrésze megépíthető holdi anyagokból, például talajból. Ez jelentősen csökkenti a költségeket a többi állomásvariációhoz hasonlóan.
Az oroszországi helyzet
Az ország űrenergia-ipara a következő elvek alapján fejlődik:
- Az energiaellátás világméretű társadalmi és politikai probléma.
- A környezetbiztonság a hozzáértő űrkutatás érdeme. Zöldenergia tarifákat kell alkalmazni. Itt szükségszerűen figyelembe kell venni hordozójának társadalmi jelentőségét.
- Innovatív energiaprogramok folyamatos támogatása.
- Az atomerőművek által termelt villamos energia százalékos arányát optimalizálni kell.
- Az energia optimális arányának meghatározása a talaj- és térkoncentrációval.
- Az űrrepülés alkalmazása oktatási és energiaátviteli célokra.
Az oroszországi űrenergia kölcsönhatásban áll a Szövetségi Állami Egységes Vállalkozási NPO programjával. Lavochkin. Az ötlet napkollektorok és sugárantennák használatán alapul. Alapvető technológiák - autonóm műholdak, amelyeket a Földről irányítanakpilot impulzus támogatás.
Az antennához a mikrohullámú spektrumot használják rövid, egyenletes milliméteres hullámokkal. Emiatt keskeny sugarak jelennek meg a világűrben. Ehhez szerény paraméterű generátorokra és erősítőkre lesz szükség. Ekkor lényegesen kisebb antennákra lesz szükség.
A TsNIIMash kezdeményezése
2013-ban ez a szervezet (amely egyben a Roszkoszmosz kulcsfontosságú tudományos részlege is) javasolta hazai térben napelemes erőművek építését. A tervezett teljesítményük 1-10 GW között volt. Az energiát vezeték nélkül kell továbbítani a Földre. Erre a célra, az Egyesült Államokkal és Japánnal ellentétben, az orosz tudósok lézert szándékoztak használni.
Nukleáris politika
A napelemek helye az űrben bizonyos előnyökkel jár. De itt fontos szigorúan betartani a szükséges orientációt. A technikának nem szabad az árnyékban lennie. E tekintetben számos szakértő szkeptikus a holdprogramot illetően.
És ma a leghatékonyabb módszernek az "Űr atomenergia - napenergia űrenergia" tartják. Ez magában foglalja egy nagy teljesítményű atomreaktor vagy generátor elhelyezését az űrben.
Az első lehetőség hatalmas tömeggel rendelkezik, és gondos megfigyelést és karbantartást igényel. Elméletileg legfeljebb egy évig lesz képes önállóan dolgozni az űrben. Ez túl rövid idő az űrprogramokhoz.
A második szilárd hatásfokkal rendelkezik. De térviszonyok között nehéz variálniaz ereje. Ma a NASA amerikai tudósai egy ilyen generátor továbbfejlesztett modelljét fejlesztik. A hazai szakemberek is aktívan dolgoznak ebben az irányban.
Az űrenergia fejlesztésének általános indítékai
Lehetnek belső és külső. Az első kategória a következőket tartalmazza:
- A világ népességének meredek növekedése. Egyes előrejelzések szerint a Föld lakóinak száma a 21. század végére több mint 15 milliárd ember lesz.
- Az energiafogyasztás tovább növekszik.
- A klasszikus energiatermelési módszerek alkalmazása irrelevánssá válik. Olaj- és gázalapúak.
- Negatív hatás az éghajlatra és a légkörre.
A második kategória a következőket tartalmazza:
- Időszakos esések a meteoritok és üstökösök nagy részének bolygóján. A statisztikák szerint ez évszázadonként egyszer fordul elő.
- Változások a mágneses pólusokban. Bár a gyakoriság itt 2000 évente egyszer, fennáll a veszélye annak, hogy az északi és a déli pólus helyet cserél. Aztán egy ideig a bolygó elveszti mágneses terét. Ez súlyos sugárzási károkkal jár, de a jól bevált űrenergia védelmet jelenthet az ilyen katasztrófák ellen.
