РЕКЛАМА

Загрузка...

Километровая полоса условной поверхности на высоте геостационарной орбиты получает в год около 212 тераватт энергии, что сопоставимо с суммарной энергетической ценностью всех разведанных запасов нефти, составляющей около 250 тераватт-лет (иллюстрация NSS).
' />

Космические электростанции дразнят землян огромной энергией

Экспоненциальный рост населения и истощение природных ресурсов заставляют учёных придумывать самые невероятные проекты по спасению планеты. Один из них – космические электростанции, передающие на Землю энергию Солнца посредством микроволнового излучения. Технология эта не столь фантастична, как может показаться на первый взгляд.
Вполне возможно, что лет через тридцать на геостационарной орбите обоснуется группировка объектов, каждый из которых будет подозрительно напоминать "Звезду смерти". Необъятные зеркальные крылья, нечто вроде электромагнитной пушки и наземная приёмная антенна километров десять в диаметре – так будет выглядеть система глобального энергоснабжения.
Вернее, такой её представляли конструкторы ещё в 1970-х. И уже тогда это не было научной фантастикой! В связи с энергетическим кризисом американское правительство выделило $20 миллионов агентству NASA и компании Boeing на проработку проекта гигантского спутника SPS (Solar Power Satellite).
Космические электростанции дразнят землян огромной энергией

Километровая полоса условной поверхности на высоте геостационарной орбиты получает в год около 212 тераватт энергии, что сопоставимо с суммарной энергетической ценностью всех разведанных запасов нефти, составляющей около 250 тераватт-лет (иллюстрация NSS).


По расчётам учёных, один аппарат SPS был бы способен ежегодно "собирать" около пяти тысяч мегаватт солнечной энергии, из которых, после всех потерь, две попадало конечным потребителям. Для сравнения: мощность крупнейшей в России Саяно-Шушенской ГЭС составляет 6400 мегаватт. Цифры сопоставимые.
Правда, оценочная стоимость проекта, по слухам, составила около триллиона долларов… Вердикт – "экономически нецелесообразен". Но с тех пор производительность одних только фотоэлементов выросла в несколько раз – с 10% до 40% (точнее, до 42,8%), не говоря уже о прогрессе в микроэлектронике.
И это не осталось незамеченным: Национальное космическое общество (NSS) представило на рассмотрение Министерства обороны США (DoD) доклад, в котором проведён анализ перспектив развития космической энергетики и обрисован концептуальный прообраз будущей орбитальной электростанции.
Попробуем разобраться, что же мешает запустить её прямо сейчас.

Космические электростанции дразнят землян огромной энергией

Предполагаемый спутник будет оснащён лёгкими зеркалами на основе тонкоплёночной оптики. Эти зеркала фокусируют солнечный свет на панели солнечных батарей для выработки электроэнергии, которая, в свою очередь, преобразуется микроволновое сверхвысокочастотное излучение. Увы, это не реальный проект, а всего лишь концепт, разработанный совместно специалистами NSS и дизайнерами из Mafic Studios. Кстати, здесь можно найти анимированную версию презентации проекта (иллюстрация NSS/Mafic Studios).


Основное преимущество энергосистемы в открытом космосе – высокая эффективность. Рассеивание света и поглощение его энергии атмосферной водой и молекулами газов, входящих в состав воздуха, отнимают около 35% энергии фотонов. Но самое главное – непостоянство источника излучения: речь идёт о зависимости от времени суток, сезона и погоды.
Все эти факторы снижают суммарный потенциал наземной солнечной батареи на 75-90%, то есть на порядок. В то же время на геостационарной орбите спутник будет находиться в рабочем режиме практически круглый год, с незначительными перерывами в энергоснабжении во время равноденствия – и то на 75 минут.
Для обеспечения "собирательной" функции нового аппарата под кодовым именем SBPS (Space–Based Solar Power) предлагаются два источника: уже не раз испытанные на обычных спутниках фотоэлементы, а также тепловые двигатели. Вариант с солнечными батареями как раз и продвигает NSS.
Другой, более неприхотливой технологией является обычный тепловой агрегат, преобразующий свет в энергию посредством его фокусировки – оптической линзой, к примеру. Однако у него есть существенный недостаток: небольшое отклонение спутника, даже на несколько градусов, вызовет резкое падение мощности, вплоть до нуля.
Да и удельная эффективность фотовольтаики несопоставимо выше – от 10 до 0,5 кг/кВ. Фактор массы доставляемого на орбиту груза играет не последнюю роль в осуществимости проекта.

Космические электростанции дразнят землян огромной энергией

Микроволны могут передаваться через атмосферу Земли на частоте от 2,45 до 5,8 гигагерца. Оптимальным считается нижний диапазон – дальнейшее увеличение частоты (и пропорциональное уменьшение размеров передатчика) невыгодно, поскольку сверхвысокочастотное излучение имеет более высокий уровень атмосферной адсорбции (иллюстрация NSS/Mafic Studios).


Второй важнейшей функцией SBPS – по порядку, но не по значению, – является беспроводная передача энергии. У многих эта технология ассоциируется с загадочными лучами Теслы и прочими чуть ли не мистическими явлениями.
На самом деле исследования в этом направлении действительно были впервые предприняты великим сербским изобретателем. Но с тех пор много воды утекло, и ныне передача импульса микроволновым лучом не является чем-то сверхъестественным.
Ещё в ходе проработки насовского проекта в Лаборатории реактивного движения (JPL) удалось достичь эффективности 82% — именно такой КПД зарегистрировали приборы при передаче 30 киловатт на расстояние в одну милю ещё в 1975 году.
Вроде бы проблем нет. И всё же у использования микроволновой передачи, в отличие от солнечных батарей, есть ряд ограничений.

Космические электростанции дразнят землян огромной энергией

Лучи из космоса захватываются ректенной и преобразуются обратно в электричество. Что касается последнего, наземного компонента орбитальной электростанции, то здесь особых технологических затруднений учёные не видят. Тем более что КПД антенных решёток по сравнению с первыми экспериментами вырос в 4-5 раз – до 50% и более (иллюстрация NSS/Mafic Studios).


Во-первых, это требования к размеру антенны. Расчёты показали, что наиболее эффективной будет передача на частоте 2,45 гигагерца – это позволяет поддерживать оптимальное соотношение размеров передатчика и приёмника. Но даже в этом случае диаметр спутникового трансмиттера составит один километр, а наземного приёмника – десять километров.
Во-вторых, электроники, способной работать при сверхвысоких температурах (под воздействием прямых солнечных лучей) и выполнять преобразование электричества в микроволновое излучение, пока просто не существует. По мнению специалистов из NSS, проблема не выглядит нерешаемой, однако, как говорится, не узнаешь, пока не попробуешь.
Ну и, в-третьих, сама возможность эффективной передачи сигнала с орбиты, несмотря на оптимизм различных групп разработчиков, не вполне очевидна. Хотя недавно на Гавайях удалось осуществить трансмиссию импульса на расстояние 148 километров – выше официальной границы между земной атмосферой и космосом.
Поскольку излучение неионизирующее, проблем при "прохождении" ионосферы теоретически возникнуть не должно. Но вот удастся ли, с учётом рассеивания и адсорбции, удержать КПД трансляции на приемлемом уровне – пока вопрос открытый.

Наиболее противоречивыми вопросами являются, естественно, экология и угроза безопасности людей. На иллюстрации антенная решётка выглядит просто-таки идиллически. К сожалению, авторы проекта ничего не говорят о том, что произойдёт, если "прицел собьётся". Наоборот, предусмотрена опция передачи микроволнового луча с одного передатчика на несколько антенных решёток. Считается, что эксперименты на животных не подтвердили возможного негативного влияния – на Земле интенсивность микроволн составит около одной шестой от интенсивности солнечного света в полдень.

В сухом остатке, если отбросить сомнения в осуществимости беспроводной космической передачи, – лишь экономика. С размером передатчика мы уже успели ознакомиться. Площадь солнечных батарей будет ещё больше.
Как всё это притащить в космос, да ещё и собрать? Вот где собака зарыта. По расчётам NSS, при нынешней стоимости запуска киловатт энергии не может "весить" больше 3-6 килограммов. В верхнюю границу этого диапазона, считают американцы, проект укладывается – дело лишь в деньгах и волевом решении правительства.
Стоимость человеко-часов (а для монтажа понадобится невероятное количество трудящихся в открытом космосе) заменена в технико-экономическом обосновании роботизированной самосборкой. Что тоже сомнительно, поскольку никто не знает, будет ли всё это работать на самом деле.
Тем не менее авторы проекта полны оптимизма. По оценкам Джона Мэнкинса (John Mankins), ранее работавшего над аналогичной программой в NASA, при условии выделения финансирования в 2009-м демонстрационную модель спутника мощностью 100 мегаватт удастся запустить в 2017 году. А уже к 2020-му (максимум к 2025-му) в космос полетят пять комплексов суммарной мощностью 20 гигаватт.

Но это составит всего лишь около 2% ежегодного потребления электроэнергии в США, так что, по всей видимости, останавливаться на пяти электростанциях лоббисты космической программы не собираются. Что ж, японцы, напомним, тоже нацелились на 2030 год со своим планом. Так что какие-то подвижки в этой сфере в ближайшее время должны произойти.
Скорее всего, усилия придётся объединить – по примеру МКС. Американцы с этим, в принципе, согласны. Да и программу масштабных космических стартов решить в одиночку нереально. Разве что частные запуски помогут.
В любом случае проект космической электростанции обещает быть одним из основных участников "альтернативной" гонки, на финише которой человечество ожидает увидеть решение своих энергетических проблем.
0
1177
23 октября 2008
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.
Смотрите также
Островное государство Палау будет получать энергию с небаОстровное государство Палау будет получать энергию с неба

Спутник трансформирует солнечную энергию в микроволны и передает ее на принимающую антенну. Изображение с сайта ssi.org.В островном государстве Палау...

Луну отдадут энергетикамЛуну отдадут энергетикам

Японцы хотят замостить ее солнечными батареямиЯпонские инженеры объявили о намерении застроить Луну сетью солнечных батарей и населить ее роботами. Ро...

Первый самолет на солнечных батареях поднялся в воздухПервый самолет на солнечных батареях поднялся в воздух

Первый в мире самолет на солнечных батареях Solar Impulse совершил пробный полет, сообщается на официальном сайте проекта. Полет прошел на минимальной...

В Марокко начали строить крупнейшую в мире солнечную электростанциюВ Марокко начали строить крупнейшую в мире солнечную электростанцию

Амбициозный проект солнечной электростанции в Марокко наконец запущен. Планируется, что станция сможет выдавать 160 мегаватт энергии благодаря зеркала...

Загрузка...
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
Среда, 07 Декабря
USD 1.9789
EUR 2.1220
RUB 0.0310
SabakaZ 1 минут назад
Цитата: bender00
кефир: и кефир и молоко из магазина пахнет говнецом, это правда
Не знаю, где ты покупаешь молоко и кефир, но не покупай там больше.

Цитата: bender00
сок березовый: Серьезно? от березового сока там только цвет. Правильно сказала девка- химия
Состав: сок березовый, сахар, лимонная кислота. Таки и березовый сок есть и химии не особо.
Mab 2 минут назад
Цитата: SabakaZ
И васаби у коренного расово верного японского японца из васаби, а не из хрена крашенного, что у нас под видом васаби продается и подается.

У нас есть порошок васаби. Добавляешь воду и получаешь васаби.
А белорусский закрашенный хрен "Васаби", состоит из хрена о чем написано в составе с добавлением васаби.
SabakaZ 4 минут назад
Цитата: triangel
Надо будет по тюбику васаби, который к нам привозят, прихватить в следующий раз для сравнения
О, нормалек, эт весело будет. Чистяком и без запивки.
375257458577 5 минут назад
Цитата: Tatur
Я не думаю что википедия будет врать по этому вопросу...

что за х... ты пишешь? у меня один дед из колхоза понаехал в 60х в Минск без проблем устроился работать водилой и работал до самой пенсии.
Tatur 6 минут назад не пойму, какой резон председателю отпускать в город своих работников, если райисполком требует нормы и нормальные показатели
смех за год кооператив, да еще за какие-то льготы)
Mab 5 минут назад
Цитата: Issida
я дома суши сама делаю, но от этого они не перестают оставаться японской едой

Это не то же самое. В рассольнике нет ничего замысловатого, а суши у нас появились сравнительно недавно. А например нори и васаби, как и соевого соуса у нас вообще нет и не было.

Цитата: EBrEHuu1989
Неправда, т.к. вся продукция на заводе проходит через вакуумную установку деаэрации, которая устраняет все посторонние запахи

Говном там ничего пахнуть не может. Просто у кефира такой специфический запах. И да, кефир это испорченое молоко, но только бактерии там добавляются специальные, кефирные. Если просто оставить молоко чтобы скиснуть, то кефира из него не получится.
Dimm1 12 минут назад лайкнутые. vovochka2 12 минут назад iopt откуда ты будешь что такую хрень несёшь? и квартиы через год и кооператив за копейки в расрочку. Мне уже дохрена лет что бы не возмутится твоим высером. Пиздабол ты дружок!!!!!
Новости от партнеров

ИНТЕРЕСНОЕ:

Загрузка...
Сейчас на сайте
71 пользователь, 2270 гостей