США собираются строить космическую электростанцию

ну да, вспышка спутника для фотканья гугл-мап пипец сколько электричества жрет.
батареек ненавозишся

Это что-же батрея будет крутися на орбите и передавать лазер , это же надо передвижную электростанцию , я что-то не понимаю как она должна
функционировать .
Да и КПД действительно маленьки у солнечных батарей .
Может кто-нибудь скажет мне умный как поведёт себя лазер если его направить на землю через атмосферу и как лазерный луч перейдет в электроэнеригию .

не лазер, а СВЧ... проекты кстати наши, просто иженеры разрабатающие эту ерундень уехали в 90-е туда, и продолжили разработку... направление очень эффективное, еще в СССР 1квт с такой платформы имел себестомость менее 1 копейки, при том что вложения отбивались за считаные годы.... энергия то вообще дармовая.... позиционирование и отключение в случае аварии при существуещем ИТ оборудовании вообще не проблема, направленый луч СВЧ на земле принимается параболическим зеркалом и фокусируется на теплообменнике, аналогичном ядерному реактору, нагретый теплоноситель нагревает воду, пар крутит турбину и всем зае-сь.... кроме наших долб..ебов, думающих что со своей нефтью они кому то нахрен будут нужны через 10 лет.... дауны

вы знаете КАКОЙ площади можно замутить солнечную батарею в условиях невысомости с применением современных технологий, типа новых полимеров и т.д.?

Есть информация . ?

Основоположник теоретической космонавтики К. Э. Циолковский первым обратил внимание на общеизвестный факт — безвозвратную потерю для человечества почти всей лучистой энергии Солнца — и стал искать способы овладения этой энергией. Ракета на жидком топливе, изобретенная Константином Эдуардовичем, должна будет стать, по мнению автора, реальным средством осуществления космического полета, позволит вывести в космос и развернуть там специальные устройства для утилизации солнечной энергии. Когда началась предсказанная космическая эра, то уже третий советский спутник (май 1958 г.) и первый американский (январь 1958 г) были снабжены солнечными энергоустановками с фотоэлектрическими преобразователями энергии.

После запуска первых ИСЗ известный популяризатор авиационной и космической техники летчик-инженер Н. А. Варваров, возглавлявший во второй половине 50-х годов секцию астронавтики ДОСААФ CCCР, выдвинул идею снабжения Земли электроэнергией в неограниченном количестве с помощью специализированных космических аппаратов — космических солнечных электростанций. Эту новую концепцию Николай Александрович настойчиво пропагандировал в печати и по радио, на конференциях и симпозиумах. Отмечая потенциальные возможности и значение энергосистем нового типа, он в 1960 г. писал: «...творческая мысль человека направит свои усилия на создание космических гелиоэлектростанций, снабжающих жителей Земли электроэнергией в неограниченных количествах. Это будет способствовать значительной экономии всех видов топлива и наиболее полному удовлетворению потребностей в энергии». Беспроводная линия передачи энергии в СВЧ-диапазоне волн с Земли на борт летательного аппарата разрабатывалась с конца 40-х годов советским электротехником профессором Г. И. Бабатом.

В своей книге «Черты будущего», изданной в начале 60-х годов в Нью-Йорке, известный футуролог и писатель-фантаст Артур Кларк подробно рассмотрел перспективы утилизации лучистой энергии Солнца в космосе. Учитывая малую плотность потока энергии у Земли, А. Кларк отметил целесообразность размещения «ловушек» солнечных лучей в непосредственной близости от Солнца с последующей передачей энергии по направленному лучу на Землю. Отметим, что при приближении к Солнцу плотность потока лучистой энергии возрастает с 1,4 кВт/м2 до предельного значения, равного 65 тыс. кВт/м2.

Дальнейшее принципиальное развитие идеи электроснабжения Земли из космоса связано с именем американского ученого П. Э. Глазера, ошибочно считающегося на Западе автором концепции космических солнечных электростанций. В своих статьях, опубликованных в 1968—1973 гг., П. Э. Глазер конкретизировал проектный облик солнечной электростанции, описал на основе реально существующих прототипов два основных элемента электростанции: солнечную энергоустановку, предназначенную для улавливания лучистой энергии Солнца и преобразования ее в электрическую, и систему направленной передачи (приема) энергии из космоса на Землю в СВЧ-диапазоне волн.

Интерес к идее энергоснабжения Земли из космоса значительно возрос в США в начале 70-х годов вследствие охватившего страну энергетического кризиса. Министерство энергетики США и Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) развернули в эти годы широкую программу научно-исследовательских и проектно-поисковых работ, привлекая к разработкам ведущие ракетно-косми-ческие фирмы.

В СССР исследования по крупномасштабным космическим энергосистемам для снабжения наземных потребителей проводились научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими предприятиями. Результаты этих работ широко публиковались в трудах конференций, в специальных и научно-популярных журналах. В результате выполненных в СССР и за рубежом научно-исследовательских, проектно-поисковых и экспериментальных работ был получен большой и интересный материал, позволяющий оценить технические и технико-экономические характеристики энергосистемы нового типа, выявить проблемы, стоящие на пути создания солнечных электростанций и сопутствующих комплексов, оценить способы и средства выведения, развертывания и обслуживания системы.

Следует отметить, что большое внимание, уделяемое проблемам энергоснабжения наземных потребителей из космоса со стороны научных кругов промышленно развитых стран мира, явилось результатом объективных причин. Дело в том, что сбор лучистой энергии, преобразование ее в электрическую и передача на Землю для использования в народном хозяйстве имеют по сравнению с наземным способом утилизации солнечной энергии принципиальные преимущества. Среди них повышенный уровень потока солнечной радиации (на единицу площади в космосе поступает в среднем в десять раз больше солнечной энергии, чем на такую же площадь на поверхности Земли), непрерывность процесса производства энергии, возможность развертывания сооружений грандиозных размеров, малые возмущающие нагрузки, минимальное влияние на окружающую среду в процессе эксплуатации системы. Поэтому потоки солнечных лучей гораздо выгоднее «перехватывать» в космосе, чем «собирать» на Земле

Чтобы воспользоваться этими преимуществами, необходимо решить сложные задачи, в их числе главная — выведение в космос элементов электростанции, сборка этих элементов на орбите и обслуживание электростанции в процессе эксплуатации. Хорошо известно, какие это энергоемкие и дорогостоящие процедуры. Коммерческая стоимость выведения одного килограмма полезного груза с Земли в космос ракетами-носителями США составляет около 10 тыс. долл, ракетами-носителями СССР — 2—3 тыс. долл. Это очень большие цифры. Ключом к решению задачи создания космических солнечных электростанций следует считать ввод в эксплуатацию новых высокоэффективных грузовых и пассажирских сверхмощных ракет-носителей, характеризующихся низкой удельной стоимостью выведения и минимальным воздействием на окружающую среду.

Учитывая большую стоимость транспортных операций, большие грузопотоки с Земли на геостационарную орбиту, а также экологические ограничения, разработчики космической энергетической системы предложили строить электростанцию из внеземных материалов, в частности, из лунного грунта. Состав поверхностных пород Луны достаточно изучен. Они богаты кремнием, кислородом, кальцием, алюминием, титаном, магнием и другими элементами периодической системы. Организовав разработку полезных ископаемых на Луне, их переработку и обогащение, можно перейти к производству отдельных элементов электростанций — кремниевых фотоэлектрических преобразователей, ферменных конструкций, кабелей, СВЧ-устройств и др. Созданные на лунном заводе элементы предполагается затем доставлять на сборочный орбитальный центр, размещающийся на окололунной орбите, например, в точке либрации на расстоянии 58 тыс. км от центра естественного спутника Земли. После постройки электростанции ее необходимо перевести на геостационарную орбиту. Следует ожидать, что экономический выигрыш от такого экзотического способа построения электростанции будет значительным. При одной начальной массе ракетно-космическая транспортная система, стартующая с Луны, выведет на геостационарную орбиту в 20 раз больший груз, чем система, запускаемая с Земли. Но для этого нужно иметь на Луне действующие рудники, перерабатывающие фабрики, заводы по производству разнообразных элементов электростанции, а также по производству ракетного топлива, парк ракет-носителей, системы запуска и обслуживания транспортных средств и, конечно, многочисленный обслуживающий персонал. Создание такой разветвленной инфраструктуры на поверхности Луны — задача далекого будущего. Возможный срок — вторая половина XXI века.

Другое перспективное направление исследований по космическим солнечным электростанциям связано с вынесением приемников солнечной энергии в области повышенной солнечной радиации. При выведении космической электростанции на круговую околосолнечную орбиту радиусом 0,1 а. е. (14,96 млн. км) мощность потока лучистой энергии составит 140 кВт/м2, т. е. будет больше солнечной постоянной на два порядка. Концептуальные проекты такой околосолнечной электростанции были разработаны советскими и американскими специалистами независимо друг от друга. Основные результаты разработок были доложены на XIV Чтениях К. Э. Циолковского в г. Калуге (1979 г.) и на 5-й Конференции по космическому производству в г. Принстоне (1985 г.) Отличие в подходах заключалось в различных способах построения электростанции. Советские специалисты предлагали сооружать станцию из земных материалов и осуществлять межорбитальную транспортировку с помощью собственной энергоустановки и блоков электрореактивных двигателей. Американские инженеры рассмотрели способ сооружения околосолнечной электростанции из материалов Меркурия на околопланетной орбите с последующей транспортировкой с помощью солнечного паруса.

Габариты солнечного коллектора околосолнечной электростанции будут примерно в 100 раз меньше, чем у электростанции той же мощности на геостационарной орбите. Соответственно снизятся и массовые характеристики энергоустановки — главного элемента электростанции. Основной проблемой такого проекта следует считать разработку системы передачи-приема энергии на астрономические расстояния. Успехи в разработке сверхмощных квантовых генераторов непрерывного действия позволяют рассчитывать на создание в будущем эффективной системы направленной передачи энергии. Если предположить, что угол полураствора луча у квантового генератора будет доведен до значений порядка 10-9 радиана, то размеры передающего и приемного устройств не будут очень уж большими. Однако возможные сроки создания такой системы передачи энергии в настоящее время не могут быть определены даже приблизительно. Проекты околосолнечных электростанций носят фактически футуристический характер.

Конструктивный облик типовой крупномасштабной космической солнечной электростанции в основном определен. При полезной мощности энергосистемы 5 млн. кВт электростанция будет представлять собой грандиозное сооружение массой 20—50 тыс. т. Площадь солнечного коллектора, основанного на малоэффективном, но простом и надежном фотоэлектрическом способе преобразования энергии, составит около 50 км2. Другой, более эффективный термодинамический способ преобразования отличается наличием сложных систем, включая узлы вращения, большой материалоемкостью конструкции, но габариты коллектора-концентратора солнечного излучения у него будут существенно меньшими.

Электростанция, выведенная на геостационарную орбиту (высота 36 тыс. км), «повиснет» над одной точкой земной поверхности и станет, круглосуточно освещаемая Солнцем, практически непрерывно вырабатывать электроэнергию и передавать ее на Землю. Солнечные энергоустановки малой мощности успешно работают на геостационарной орбите в составе спутников связи. Принципиально новой является система направленной передачи энергии по каналу «космос—Земля». Передача энергии на Землю из космоса возможна с помощью сверхвысокочастотного или лазерного излучений. Первый способ предпочтительнее по ряду причин: СВЧ-излучение беспрепятственно проникает сквозь толщу атмосферы, не боится туманов и грозовых туч. У него сравнительно низкие потери при прямом и обратном преобразовании энергии. Диаметр передающей антенны принимается равным 1 км. Излучаемый такой антенной пучок попадает на приемную антенну, диаметр которой составляет не менее 10 км. Здесь его энергия преобразовывается в электрический ток промышленной частоты, который направляется в энергосистему страны.

Преимущество лазерного метода заключается в формировании узкого луча, в малых размерах передающего и приемного устройств. Однако эффективность прямого и обратного преобразования энергии является невысокой, велики также потери лазерного излучения в атмосфере.

Суммарная эффективность процесса производства, передачи и приема энергии для всей энергосистемы, включая космическую и наземную части, оценивается в 5—20%, в том числе производство электроэнергии — 10—30%, передача-прием энергии — в 50—70%.

Для выведения с Земли на низкую опорную орбиту только одной космической солнечной электростанции потребуется не менее 200 пусков грузовых сверхмощных ракет-носителей, грузоподъемность которых составляет не менее 200 т. При развертывании и эксплуатации космической солнечной электростанции потребуются дополнительные орбитальные комплексы — грузовые и пассажирские корабли-буксиры, сборочно-монтажные и ремонтно-эксплуатационные станции, наземный центр управления системой.

Создание энергосистемы нового типа потребует больших расходов. Только разработка космической солнечной электростанции, включая НИОКР и создание первого полномасштабного образца электростанции, требует 100 млрд. долл. В эту сумму входят расходы на создание сверхмощных грузовых ракет-носителей, межорбитальных буксиров, сборочно-монтажных и ремонтно-эксплуатационных станций. Развертывание системы из 60 космических солнечных электростанций с соответствующими наземными приемными устройствами потребует дополнительно 1 трлн. (1012) долл.

При ресурсе работы каждой электростанции 30 лет, темпах ввода в эксплуатацию 2 шт/год и эксплуатационных расходах около 500 млн. долл/год на каждую электростанцию затраты на 1 кВт установленной мощности составят 4—5 тыс. долл., а коммерческая цена вырабатываемой электроэнергии 8—10 цент/кВт-ч.

Следует отметить, что возмещение затрат на разработку системы (1011 долл.) предполагается осуществлять только через 20—30 лет после начала работ. Это означает удвоение расходов из-за необходимости оплаты процентов на ссуду. Возможность выделения таких средств встретит большие трудности. Напомним читателю, что разработка технических средств по программе «Аполлон» потребовала 25 млрд. долл., а эксплуатация системы началась через 8 лет после начала работ. Изыскание этих средств в 60-е годы встретило значительные трудности, которые были преодолены политическим руководством США на волне антикоммунистической кампании под лозунгом противостояния мнимому господству СССР в космосе.

Если учесть, что установленная мощность одного кВт действующих наземных солнечных электростанций составляет не более 1000 долл., а цена производимой ими энергии 4—6 цент/кВт·ч, то может быть сделан основополагающий вывод о нецелесообразности создания космических солнечных электростанций на базе существующей и разрабатываемой техники.

В целом по результатам выполненных научно-исследовательских и проектно-поисковых работ могут быть сделаны следующие основные выводы.

— Создание системы космических солнечных электростанций, предназначенных для энергоснабжения наземных потребителей из космоса, представляет собой реальную, технически выполнимую задачу. Однако проблемы, которые предстоит при этом разрешить, серьезны и многочисленны.

— К середине XXI века с помощью космических солнечных электростанций могут быть обеспечены 10— 20% потребностей в электроэнергии для промышленно развитых стран мира, а космическая энергосистема сможет стать одним из основных источников электроэнергии для человечества. Развертывание в космосе системы солнечных электростанций позволит создать базу для индустриализации космоса и разработки внеземных ресурсов, расширит возможности колонизации космоса.

— Для реализации рассмотренных проектов крупномасштабных космических солнечных электростанций потребуются грандиозные капиталовложения, возмещение которых начнется только через 20—30 лет после начала работ. Это вызовет беспрецедентное напряжение экономики страны — разработчика системы.

— Существующие неопределенности в прогностической оценке проектных характеристик космической энергосистемы и сопутствующих комплексов (прежде всего грузовых ракет-носителей) не позволяют с достаточной достоверностью определить технико-экономические показатели и эффективность системы. Задаваясь оптимистическими значениями удельных параметров космической электростанции, наземной приемной станции и сопутствующих комплексов, можно получить нижнюю оценку стоимости вырабатываемой электроэнергии порядка 10 цент/кВт·ч, что не позволяет обеспечить конкуренцию с традиционными энергосистемами.

— На текущем этапе работ недопустимо мало известно об экологических аспектах программы и возможных последствиях воздействия СВЧ-излучения и пусков многочисленных ракет-носителей на здоровье людей, животный и растительный мир Земли, климат.

— Придание программе создания космических солнечных электростанций международного характера позволит построить более эффективную систему за счет реализации оптимальных технических решений, распределить риск, улучшить перспективы сбыта, устранить возможность экономического господства страны-разработчика.

— Предложенные в 70—80-х годах варианты экспериментальных, демонстрационных и маломасштабных космических солнечных электростанций основываются на традиционных проектно-конструктивных принципах и отличаются низкой эффективностью и существенной неэкономичностью. Маломасштабные образцы космических солнечных электростанций не позволяют обеспечить финансирование последующих этапов работ.

— Выделение сколько-нибудь значительных финансовых ресурсов на программу космических солнечных электростанций, даже если это будет происходить в рамках международной программы, представляется в ближайшей перспективе маловероятным.

Стоимость установленной мощности космических солнечных электростанций оценивается, как уже было сказано, в 4—5 тыс. долл/кВт. По мнению некоторых специалистов, эта цифра занижена и затраты на 1 кВт установленной мощности могут возрасти до 10 тыс. долл. и более. Если учесть, что удельная стоимость альтернативных источников электроэнергии меньше (наземные солнечные электростанции— 1 тыс. долл/кВт, термоядерные электростанции — 2—3 тыс. долл/кВт), то целесообразность создания космической энергосистемы становится сомнительной. При этом возникает вопрос - почему при всех очевидных преимуществах утилизации солнечной энергии в космосе экономическая эффективность энергосистемы оказывается невысокой?

Рассмотрим основные системы космической солнечной электростанции — солнечный коллектор и систему передачи-приема энергии, а также средства выведения электростанции в космос — грузовые сверхмощные ракеты-носители. Стоимость широко применяемых на практике фотоэлектрических преобразователей, предназначенных для работы в космосе, более чем на порядок превышает стоимость своих наземных аналогов. Это вызвано необходимостью обеспечить радиационную стойкость, применением дорогостоящих материалов, усложнением технологического процесса производства элементов, малой производительностью действующих технологических линий. С развитием космической гелиоэнергетики разница в стоимостях, вероятно, будет сокращаться; цены на фотоэлектрические преобразователи одной площади для наземного и космического применений будут отличаться в 2 или 3 раза.

Технически реализуемая и высокоэффективная беспроводная линия передачи-приема энергии в СВЧ-диапазоне волн предполагает развертывание антенн большой апертуры (диаметры 1 км и 10 км соответственно). Производство и создание в космосе и на Земле подобных циклопических сооружений потребует многомиллиардных затрат, которые для наземных электростанций полностью отсутствуют, ибо генерируемая электроэнергия непосредственно поступает в промышленную сеть. Уменьшение апертур излучающего и приемного устройств, снижение удельной массы СВЧ-генераторов и их стоимости позволили бы значительно сократить удельные капитальные затраты.

Выведение элементов космической солнечной электростанции с Земли на геостационарную орбиту стоит дорого. Сегодня стоимость выведения полезного груза с Земли на низкую опорную орбиту составляет около 10 тыс. долл/кг. Предположим, что в результате прогресса в ракетной технике эта стоимость уменьшится на два порядка и составит 100 долл/кг. Тогда при удельной массе космической солнечной электростанции 10 кг/кВт (масса 50 тыс. т, полезная мощность — 5 млн. кВт) относительная стоимость выведения в космос одного киловатта мощности составит 1000 долл/кВт. Таким образом, только выведение элементов солнечной электростанции на низкую орбиту потребует расходов, равных полным капитальным затратам при создании наземных солнечных электростанций. При этом принятая удельная стоимость выведения (100 долл/кг) является недопустимо заниженной. Парадокс заключается в том, что достижение даже этих предельных технико-экономических показателей не позволит конкурировать с наземными солнечными электростанциями. Требуется дополнительное снижение затрат на выведение грузов в космос, причем для обеспечения конкурентоспособности необходимо довести стоимость транспортировки грузов до значений 20—30 долл/кг, что практически неосуществимо на основе реактивных принципов разгона макротел в гравитационном поле Земли.

Внимательный читатель, вероятно, обратил внимание на разницу в удельных параметрах космической солнечной электростанции и транспортных систем. Если в проект полномасштабной электростанции большой мощности (5 млн. кВт) заложены характеристики, достигнутые на летных или экспериментальных образцах (КПД солнечных батарей — 12%, КПД передачи-приема энергии — 60%, удельная масса солнечного коллектора — 0,5 кг/м2), то удельные параметры транспортной системы близки к предельным, возможность и сроки достижения которых в настоящее время неясны. Причина этого заключается в отсутствии какого-либо опыта разработки и эксплуатации солнечных электростанций и в значительном заделе по ракетам-носителям, позволяющем прогнозировать совершенствование средств выведения, а также в прямом влиянии стоимости выведения на капитальные затраты по космической энергосистеме.

Для определения возможности создания полномасштабных космических солнечных электростанций и высокоэффективных ракет-носителей низкой стоимости требуется проведение большого объема научно-исследовательских и экспериментальных работ, что отодвигает сроки начала реализации программы далеко за 2000 г.


Хорошо известно отрицательное воздействие энергетических производств на окружающую среду. Тепловые электростанции, например, сжигают в своих топках ценное материальное сырье — уголь, нефть, газ, — которое в течение миллиарда лет накапливалось на Земле в результате сложных, до конца не понятых процессов. Уничтожение этих запасов будет преступлением перед грядущими поколениями. Работа ТЭС характеризуется значительным тепловым загрязнением биосферы. Не менее 60% энергии, полученной при сгорании углеводородного топлива, бесполезно рассеивается в атмосфере, что ведет к повышению средней мировой температуры, отрицательно влияет на динамику атмосферы, на погодные условия вокруг электростанции. В результате сгорания топлива образуются токсичные продукты — угарный газ, двуокись серы, окислы азота, углеводороды, твердые частицы. Особенно велики выбросы сернистых соединений. Токсичные продукты, попадая в атмосферу, губительно воздействуют на живую и неживую природу Земли. Таким образом, эксплуатация тепловых электростанций отличается значительным потреблением минерально-сырьевых ресурсов, тепловым и химическим загрязнением биосферы Земли. Важным параметром следует считать также воздействие на биосферу на этапе создания энергосистемы — при производстве основных элементов, транспортировке к месту строительства, строительстве. Создание ТЭС характеризуется малым воздействием на окружающую среду.

В случае солнечных электростанций имеет место обратная картина — малое воздействие на окружающую среду во время эксплуатации и большое воздействие на этапе создания системы. Расчеты показывают, что для одной космической солнечной электростанции полезной мощностью 5 млн. кВт потребуется 500 тыс. т алюмийия, 50 тыс. т кремния в качестве исходного материала для производства фотоэлектрических преобразователей, 150 млрд. кВт-ч электроэнергии для производства элементов конструкции станции и сопутствующих комплексов. Это может привести к нехватке сырья и энергии для развития других областей экономики государства-разработчика энергосистемы нового типа.

На этапе развертывания космической солнечной электростанции потребуется проводить большое число пусков сверхмощных ракет-носителей. При ограничении срока создания космической электростанции двумя годами частота пусков ракет-носителей грузоподъемностью 250 т составит не более двух суток. При этом в верхние слои атмосферы попадает более миллиона тонн продуктов сгорания ракетного топлива, в состав которых входят окислы азота, углерода, а также вода. Последствия такого загрязнения атмосферы непредсказуемы, очевидно, они будут носить негативный характер.

Важным аспектом эксплуатации космической солнечной электростанции следует также считать электромагнитное засорение среды. Непрерывная передача энергии из космоса на Землю в СВЧ-диапазоне волн будет представлять собой новый фактор неблагоприятного воздействия на биосферу. Максимальная плотность потока в энергетическом луче на поверхности Земли принимается равной 23 мВт/см2, на краю ректенны плотность снижается до значения 1 мВт/см2. На расстоянии около 7 км от центра ректенны плотность снизится до величины 10-2 мВт/см2; эта величина соответствует советскому медицинскому стандарту на безопасный уровень длительного СВЧ-облучения человека. Зона, лежащая внутри этого круга, может быть объявлена охранной, допускающей присутствие только обслуживающего персонала, облаченного в специальную одежду. Предстоит еще дополнительно исследовать воздействие электромагнитного излучения на флору, фауну, человека и технические устройства. Очевидно, что фоновое излучение будет создавать помехи работе приемных устройств радио- и телевизионных систем.

В целом по экологическим аспектам создания и эксплуатации космических солнечных электростанций может быть сделан вывод о том, что ее функционирование на орбите будет сопровождаться малым воздействием на окружающую среду, в то время как этапы производства и развертывания связываются со значительным потреблением сырьевых и энергетических ресурсов, большим тепловым и химическим загрязнением биосферы. Последствия такого загрязнения окружающей среды трудно предсказуемы, для их прояснения необходимы дополнительные исследования.

Известны две альтернативные точки зрения на ход дальнейших работ по космическим солнечным электростанциям. В соответствии с первой предлагается полностью прекратить разработки по космической энергетике для наземных нужд. Согласно второй — широко развернуть научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы с целью создания полноразмерных эксплуатационных образцов электростанций.

Негативный взгляд на перспективу использования космических электростанций обосновывается дороговизной проекта, экологической неопределенностью, отсутствием эффективных, легких и дешевых преобразователей солнечной энергии в электрическую, несоответствием возможностей ракетно-космической техники выдвигаемым требованиям. Академик Ж. И. Алферов вместе с энергетиками и экономистами считает, что фактически космический вариант гелиоэнергетики давно «похоронила экономика. Идея... совершенно нереальная».

По мнению другой группы ученых, в их числе доктора физико-математических наук В. А. Ванке, Л. В. Лесков и другие, прекращение работ по космическим солнечным электростанциям было бы большой ошибкой. Все трудности, стоящие на пути практической реализации проекта, могут быть успешно преодолены. К моменту создания первых эксплуатационных образцов электростанций, а это 20-е годы XXI века, стоимость электроэнергии, вырабатываемой на Земле, может возрасти до значений 20—25 центов/кВт-ч, в связи с чем космические электростанции будут успешно конкурировать с наземными источниками энергии.

Полемика между сторонниками и противниками космической гелиоэнергетики ведется на конференциях и симпозиумах, на страницах специальных и популярных журналов. Фактически решается судьба целого направления в энергетике; ошибка в выборе пути развития солнечной энергетики может привести к многомиллиардным потерям, отразиться на судьбах грядущих поколений.

Разрешить спор непросто. По технико-экономическим показателям космическая гелиоэнергетика существенно уступает традиционным источникам энергии. Но быстро развивается наука, совершенствуется техника. То, что сегодня в производстве сложно и дорого, завтра может стать простым и дешевым.

Требуется объективно разобраться в этом сложном вопросе, в котором заинтересованные стороны занимают крайние позиции.

Первая, «нигилистическая», позиция при всей очевидной целесообразности экономики финансовых и материальных ресурсов может привести к застою в технике, так как исключает возможность технологического прорыва, предусматривающего организацию планомерного научно-технического поиска на стыках наук и соответствующее финансирование исследований. Вторая, «экстремистская», позиция предполагает создание космических электростанций небывалых габаритов и масс. Ошибочность такого подхода может быть продемонстрирована на историческом примере. Предположим, что планом ГОЭЛРО предусматривалось бы создание сети электростанций типа Красноярской ГЭС с уровнем вырабатываемой мощности 5 млн. кВт без разработки и многолетней эксплуатации Каширской, Волховской, Днепровской и др. электростанций малой и средней мощности. Очевидно, что такой план был бы обречен на неудачу. Существуют определенные закономерности при создании сложных технических систем, последовательность выполнения отдельных этапов: проведение НИОКР и экспериментов, разработка эксплуатационных прототипов малой размерности, накопление опыта, возмещение затрат на разработку и только после этого переход к созданию крупномасштабных изделий повышенной рентабельности.

Сторонники «экстремистских» взглядов не учитывают этих строгих закономерностей, они исключают из программы работ целые этапы. Предлагается иной подход к организации работ по космической гелиоэнергетике. В основу подхода положен принцип поэтапного наращивания мощностей космических солнечных электростанций с одновременным обеспечением рентабельности системы. На повестку дня встает задача разработки мало-, средне- и крупномасштабных образцов космической солнечной электростанции с уровнем вырабатываемой мощности 100 кВт, 1 МВт, 10 МВт, 100 МВт и 1000 МВт. Только после освоения малого уровня полезной мощности, получения необходимого опыта и возмещения произведенных затрат можно будет переходить к последующему этапу.

Принципиальных трудностей создания космических энергоустановок предложенного ряда нет. Сотрудниками НПО «Энергия» в настоящее время разрабатывается универсальная космическая платформа (УКП) с солнечной энергоустановкой, снабженная необходимыми для длительной работы в космосе служебными системами. На УКП может размещаться разнообразная целевая аппаратура, в том числе аппаратура, осуществляющая формирование и излучение СВЧ-пучка в направлении наземной приемной станции. В печати сообщалось, что сверхмощная ракета-носитель «Энергия» выводит на геостационарную орбиту полезный груз массой 18 т. Такая платформа может стать основой для построения малоразмерной космической солнечной электростанции полезной мощностью около 100 кВт. Проблема заключается в создании высокоэффективной системы передачи-приема энергии с приемлемыми апертурами излучающей и принимающей антенн, а также в обеспечении рентабельности энергоснабжения наземных потребителей из космоса.

Известное техническое решение высокоэффективной системы передачи-приема энергии в СВЧ-диапазоне электромагнитных волн предполагает развертывание в космосе и на Земле антенн больших апертур. При дальностях передачи порядка 40 тыс. км, частоте колебаний 2,45 ГГц и КПД тракта передачи около 90% произведение диаметров передающей и приемной антенн не должно быть меньше 10 км2. Для базового варианта космической солнечной электростанции большой мощности апертуры антенн выбраны равными 1 км в космосе и 10 км на Земле. Попытка уменьшить размеры антенн для маломасштабных электростанций до приемлемых величин (например, до 30 и 300 м) приводит к катастрофическому падению КПД до значений, составляющих доли процента. Очевидно, что система направленной передачи-приема энергии для маломасштабных электростанций должна строиться на иных принципах. Разработка такой системы, использующей малые апертуры, откроет дорогу к созданию маломасштабных космических солнечных электростанций, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве.

Потребность народного хозяйства в источниках энергии малой и средней мощности велика. В пустынях, в отдаленных районах, на Крайнем Севере, на островах в Мировом океане размещаются разнообразные производства, энергоснабжение которых традиционными методами затруднено, требует больших затрат и приводит к загрязнению окружающей среды. Таким локальным производственным комплексом может быть малый рудник в Якутии, доставка топлива для энергоснабжения которого представляет собой сложную и дорогостоящую задачу. Рядом с рудником может быть развернута приемная антенна ограниченных размеров, на которую из космоса направляется энергетический луч. Рудник и жилой поселок при нем непрерывно и круглосуточно снабжаются электроэнергией из космоса. Если удельные капитальные затраты составят около 1000 долл/кВт, а цена за электроэнергию не будет превышать 50 центов/кВт-ч, то создание такой электростанции станет целесообразным.

Все многообразие конструктивных решений маломасштабной космической солнечной электростанции можно разделить на два класса. К первому будем относить все варианты конструктивного построения высокоорбитальных, ко второму — низкоорбитальных электростанций. Космическая солнечная электростанция на высокой (геостационарной, геосинхронной суточной и др.) орбите практически непрерывно генерирует электроэнергию, длительное время находится в благоприятных условиях радиовидимости с наземного приемного пункта и, следовательно, может непрерывно передавать энергию из космоса на Землю.

Для низкоорбитальной электростанции выбирается круговая или эллиптическая орбита, которая постоянно освещена Солнцем и дважды в сутки проходит над заданным приемным пунктом. Такая орбита носит название солнечно-синхронной изомаршрутной. Выбором наклонения, немного превышающего 90°, обеспечивается движение линии узлов орбиты против часовой стрелки с угловой скоростью около одного градуса в сутки. Это позволяет отслеживать кажущееся движение Солнца относительно невращающейся Земли. Благоприятные условия радиовидимости с наземного пункта создаются на крайне короткие отрезки времени — 3—5 мин. В связи с этим в состав низкоорбитальной электростанции и приемной станции необходимо включать мощные накопители энергии. Режим работы энергосистемы будет следующим: электростанция непрерывно в течение 12 ч генерирует электроэнергию и запасает ее на борту, в момент прохождения над приемным пунктом энергия в виде пучка СВЧ-излучения сбрасывается на Землю. Наземная станция принимает энергию, запасает ее в накопителе и в течение 12 последующих часов передает потребителю. Такой циклический режим работы низкоорбитальной электростанции значительно усложняет конструкцию, приводит к необратимым потерям, требует включения в состав энергосистемы бортового и наземного накопителей, однако позволяет при этом снизить дальность передачи с 40 тыс. км до тысячи км. А это приводит к существенному снижению требований по фокусировке пучка СВЧ-излучения. При апертурах передающей и приемной антенн соответственно 30 и 300 м угол полураствора конуса, внутри которого должен размещаться энергетический луч, составит 0,7" для высокоорбитальной и 28" для низкоорбитальной электростанции. Как видно, требования по фокусировке снижаются в 40 раз.

Конструктивно высокоорбитальная электростанция будет напоминать геостационарный спутник связи с солнечными батареями. Они должны будут отслеживать направление на Солнце, а передающая антенна должна быть направлена на наземный приемный пункт. В зависимости от соотношения масс энергоустановки и антенны на платформе жестко закрепляется агрегат большой массы, а подвижная часть связывается с платформой с помощью специального шарнира, обеспечивающего электрическую связь.

В случае низкоорбитальной электростанции подвижной удобно сделать передающую антенну, а энергоустановку, жестко закрепленную на корпусе, ориентировать на Солнце. Из литературы известны результаты проектно-поисковых разработок низкоорбитальной маломасштабной электростанции, выполненных в СССР, США, Японии. Приведем в справочных целях обобщенные проектные характеристики такой электростанции.

Характеристики
электростанции Организации-разработчики проекта
ЦНИИМАШ (СССР) Институт космологии (Япония) Корпорация «Ad Astra» (США)
Тип электростанции
Полезная мощность, кВт
Масса электростанции, т

В том числе


энергоустановка


передающая антенна


бортовой накопитель




конструкция


жилой модуль


резерв
Габаритные характеристики.

площадь солнечных

батарей или солнеч-

ного коллектора, м2

апертура переда-

ющей антенны, м
Относительная масса
электростанции, кг/кВт
Низкоорбитальн
500
70

10
20
10


5
20
5

104


30

140

Низкоорбитальн
10000
200

180
10
Включен
в энерго-
установку
10
-
-

2,2·104


100

20

Высокоорбитальн
500
5,3

3,0
1,3
-


-
-
1,0

104


10

10,6



Как следует из таблицы, концепции построения маломасштабных электростанций существенно различны. В советский проект заложены реальные удельные характеристики, в нем большое внимание уделяется средствам развертывания и обслуживания электростанции. В японском проекте предложена оригинальная турбогенераторная энергоустановка, включающая бортовой накопитель энергии. В качестве рабочего тела накопителя выбран гидрит лития. Однако в проекте явно недостаточно проработана система передачи-приема энергии. Американский проект характеризуется исключительно высокими удельными параметрами, достижение которых на предстоящем этапе работ следует считать весьма проблематичным

На пути практического создания маломасштабных электростанций стоят серьезные проблемы. Рассмотрим возможности решения этих проблем

Из всего комплекса основных проблемных вопросов требующих своего разрешения на предстоящем этапе работ по маломасштабной космической солнечной электростанции, можно выделить четыре основополагающие Это

— теоретическое и экспериментальное обоснование практической реализуемости предлагаемых технических решений,

— обеспечение приемлемых массовых характеристик основных элементов электростанции,

— снижение затрат на разработку, создание, развертывание, эксплуатацию энергосистемы нового типа,

— обеспечение экологических требований и совместимости действующих наземных и космических радиотехнических систем с космической солнечной электростанцией.

Практическая реализуемость предлагаемых технических решений в основном касается системы направленной передачи-приема энергии в СВЧ-диапазоне волн и связана с обеспечением высокого КПД тракта передачи при умеренных апертурах излучающей и приемной антенн. При дальностях около 1 тыс. км, диаметрах передающей и приемной антенн соответственно 30 и 300 м, длине волны около 1 см КПД тракта будет равен 30— 40% и может считаться достаточным. Увеличение дальности передачи до 40 тыс. км при тех же параметрах приводит к резкому падению КПД — до долей процентa. Требуется значительное уменьшение угла расходимости энергетического луча, что не может быть сделано традиционными методами. Рассмотрим эту проблему более подробно.

Предположим, что передающая антенна строится в виде фазированной антенной решетки — плоской антенны, составленной из отдельных точно изготовленных блоков, — по площади которой равномерно распределены излучатели, представляющие собой щелевые волноводы со встроенными СВЧ-усилителями. Направленность создается за счет синфазного (в одной фазе) сложения волн, излучаемых всеми элементами антенны в одном избранном направлении. Задаваясь строго определенным распределением амплитуды и фазы по раскрыву передающей антенны, удается сформировать узкий нучок. При фиксированной длине волны максимальный угол расходимости энергетического луча определяется размером передающей антенны. Чем больше ее диаметр, тем меньше угол расходимости. В нашем случае (дальность передачи 40 тыс. км, диаметр 30 м, длина волны 1—2 см) угол расходимости луча составит около 30", требуется же иметь угол, меньший 1".

Формирование такого узкого луча представляет собой практически неразрешимую задачу. Можно ли обойти это физическое ограничение?

В теории антенных систем известен так называемый принцип сверхнаправленности. Несинфазное сложение волн в главном луче излучателей антенной решетки, приводящее к полному подавлению излучений по всем направлениям, кроме одного, позволит, по мнению радиотехников, получить малые углы расходимости. В предельном случае должен сформироваться пучок практически без расходимости и без дифракции. Учеными проводятся теоретические и экспериментальные работы. В печати сообщалось о модельном эксперименте, проведенном в США, в котором для пучка акустических волн на малых дальностях получен якобы практически нулевой угол расходимости. Радиофизики и радиотехники вплотную подошли к проблеме, решение которой откроет фантастические возможности. Прием электромагнитных сигналов не будет зависеть от расстояния между передатчиком и приемником. Очевидно, что передающая антенна, реализующая принцип сверхнаправленности, будет строиться по сложной конструктивной схеме и требовать усложненных алгоритмов управления электрическими параметрами по раскрыву. Создание передающей антенны, реализующей принцип сверхнаправленности энергетического луча, ознаменует преодоление основной трудности на пути разработки маломасштабной космической солнечной электростанции на высокой орбите и может рассматриваться в качестве задачи № 1 в программе построения космической солнечной электростанции.

Снижение удельных массовых характеристик основных элементов космической электростанции — энергоустановки, передающей антенны и бортового накопителя — актуальная задача космической техники. К этой проблеме приковано внимание ученых и инженеров, получены обнадеживающие результаты. К сожалению, значительных успехов в отношении снижения удельных массовых характеристик передающей антенны и бортовых накопителей нет. Фазированные антенные решетки остаются материалоемкими, а лучшие серебряно-цинковые аккумуляторы характеризуются удельной емкостью всего 150—200 Вт·ч/кг. С учетом требований по массовому балансу всех трех основных систем низкоорбитальной солнечной электростанции удельная емкость бортового накопителя должна быть доведена до значений 800—1000 Вт·ч/кг. Решение этой проблемы следует считать задачей № 2 программы. В настоящее время во многих странах мира ведется поиск эффективных, легких и дешевых накопителей электроэнергии для автомобиля, превращение его в экологически чистое транспортное средство. Создание накопителя — ключ к решению этой насущной проблемы. В печати сообщалось о разработке в Японии накопителя, построенного на новых принципах, удельная массовая емкость которого в 30 раз превышает параметры известных типов аккумуляторов. Совершенствуются также накопители маховичного типа. Это означает, что перспектива достижения требуемых параметров существует.

Хорошо известно, что космическая техника весьма дорога. Больших затрат также требует вывод полезных грузов в космос с Земли. Удельная стоимость американских аппаратов лежит в диапазоне от 50 до 200 тыс. долл/кг. В связи с усложнением бортовых систем для новых типов аппаратов, повышением их надежности и ресурса удельная стоимость имеет тенденцию к повышению. Удельная стоимость выведения с Земли на низкую опорную орбиту по международному коммерческому тарифу составляет 10 тыс. долл/кг, на геостационарную орбиту — 50 тыс. долл/кг. Учитывая, что относительная масса маломасштабной космической электростанции с уровнем мощности 100 кВт — 1 МВт равна 150-—250 кг/кВт, можно оценить удельные затраты на создание и выведение. Они составят 9—15 млн. долл/кВт. Эти цифры совершенно неприемлемы. Необходимо существенно снизить затраты на создание электростанции и на ее выведение в космос. Эти проблемы имеют общеотраслевое значение в связи с планами широкой индустриализации космоса и осуществления пилотируемых полетов на Луну и Марс. Поиск способов и методов сокращения затрат, связанных с созданием космических аппаратов и их выведением с Земли в космос, можно обозначить как задачи № 3 и 4. Пути снижения затрат очевидны — снижение материалоемкости космических аппаратов, использование доступных и дешевых материалов и технологий, переход на высокоэффективные многоразовые грузовые транспортные системы и т. п.

Другой важной задачей следует считать разрешение экологических ограничений, связанных с неблагоприятным воздействием излучаемого с борта маломасштабной космической электростанции СВЧ-пучка на биосферу Земли, животных и человека. В режиме непрерывной передачи энергии при полезной мощности энергосистема 1 МВт средняя плотность потока мощности на поверхности Земли будет равна 10 мВт/см2, что соответствует принятому в США медицинскому стандарту на безопасный уровень длительного СВЧ-излучения. Советский медицинский стандарт на безопасный уровень СВЧ-излучения существенно (в 1000 раз) меньше американского и является наиболее жестким. С учетом требований советского стандарта район приемной станции необходимо изолировать, включив его в охранную зону.

При циклическом режиме работы электростанции средняя плотность потока мощности в момент передачи возрастет в 300 раз и составит около 3 Вт/см2. При кратковременном воздействии СВЧ-излучения (2,5 мин) советский медицинский стандарт на безопасный уровень облучения принят равным 5 мВт/см2, при часовой экспозиции 0,2 мВт/см2. Введение охранной зоны позволит удовлетворить требования по безопасности персонала, находящегося в зоне приемной станции. Вне зоны уровень излучений является безопасным.

Описанные выше научно-технические проблемы, стоящие на пути создания маломасштабной космической солнечной электростанции, не являются единственными. Сложные вопросы возникнут также при сборке электростанции на орбите, ее развертывании, ремонте. Весь комплекс новых сложных вопросов может быть разбит на три основные группы — это научно-технические, -технико-экономические и эколого-биологические проблемы. Наиболее эффективно эти вопросы могут быть решены в рамках международной программы. Такая программа научно-исследовательских, проектно-поисковых и экспериментальных работ позволит привлечь небывалые по мощи интеллектуальные ресурсы, использовать самый передовой опыт в разработке новой техники.

Во всем мире проявляется в настоящее время интерес к космическим энергосистемам, предназначенным для энергоснабжения Земли из космоса. В США образован Энергетический совет «Сансат», цель которого заключается в координации ведущихся исследований по теме космических солнечных электростанций. В СССР при Научном совете АН СССР по комплексной проблеме «Изыскание новых путей использования солнечной энергии» создана секция «Солнечные орбитальные энергетические станции». Во Франции работы по космической энергетике курируются Комитетом по электроэнергии и космосу, созданным при Обществе инженеров-электротехников и электронщиков (СЕЕ), в Японии научные разработки проводятся Токийским институтом космологии.

Кооперация усилий ученых и инженеров в области космической энергетики — насущная задача текущего момента. Сегодня может быть разработана комплексная международная программа НИР и проектно-поисковых работ на период 1992—1995 гг. по теме маломасштабных солнечных электростанций. Финансирование таких исследований целесообразно проводить из фондов ООН, учитывая заинтересованность всего человечества в освоении солнечной энергии в космосе для нужд Земли. Такая международная программа будет отвечать глубинным интересам народов мира, способствовать развитию доверия и взаимопонимания между государствами. На планируемой в 1991 г. Международной конференции по космическим исследованиям вниманию научной общественности представителем СССР будет предложена программа такой работы, показана последовательность выполнения основных этапов, высказаны предложения по формам обмена информацией, а также структуре управления разработками. Для использования в рамках программы СССР может предложить целый арсенал высокоэффективных ракетно-космическнх средств ракету-носитель «Энергия», базовый блок станции «Мир», корабли снабжения, а главное — уникальный многолетний опыт эксплуатации пилотируемой станции и разнообразного оборудования на низкой околоземной орбите. Несомненно, что и другие страны мира сумеют предложить интересные разработки, перспективные технические решения по важнейшим агрегатам и узлам электростанции.

На первый взгляд может создасться мнение, что маломасштабная космическая электростанция не может иметь какого-либо отношения к планам «звездных войн», к программе СОИ, в рамках которой разрабатывается космическое оружие — лазерные и пучковые боевые космические станции, орбитальные перехватчики, космические мины и другие средства ведения войны в космосе и из космоса. Несмотря на потепление международного климата, США активно ведут работы по военным программам, предполагая развертывание первой фазы СОИ уже в конце 90-х годов.

Предполагаемые уровни мощности в энергетическом луче маломасштабной элетростанции достаточны для выведения из строя радиолокационных станций, пунктов связи, разнообразных приемных устройств. Трасса орбиты низкоорбитальной электростанции будет проходить над всеми континентами, а энергетический луч, формируемый высокоорбитальной электростанцией на геостационарной орбите, может быть направлен на большие территории, окружающие область «стояния» объекта на поверхности Земли. Таким образом, космические солнечные электростанции могут стать объектами многоцелевого назначения: в мирное время решать народнохозяйственные задачи, а в военное время использоваться в качестве лучевого оружия. В таком дуализме нет ничего необыкновенного. Самолет может быть разработан для пассажирских перевозок, но он же может нести и атомную бомбу. Ракета-носитель выводит на орбиту вокруг Земли спутник научного или народнохозяйственного назначения, она же может доставить в космос и специальное оружие. Выбор мирного или военного применения технических средств в космосе полностью зависит от людей, стоящих у руля государственного корабля, он определяется политической обстановкой в мире, в конечном счете — результатами движения народов к безъядерному, ненасильственному миру. Остановить разработку радиолучевого космического оружия, совершаемую под легендой создания космической солнечной электростанции, можно, взяв под международный контроль ведущиеся исследования и разработки. При организации научно-исследовательских, опытно-конструкторских и экспериментальных работ по международной программе следует предусмотреть контроль за деятельностью разработчиков, пресекая работы по возможному военному применению системы. В дальнейшем этот контроль должен быть распространен и на стадию летных испытаний и эксплуатации космической солнечной электростанции. Этим будет исключена возможность использования энергетической системы нового типа в военных целях. Международный контроль за ведущимися исследованиями станет надежной преградой на пути военного использования космических солнечных электростанций.

Создание космических солнечных электростанций представляет собой, как убедился читатель, сложную проблему. Теоретически такая система может быть создана на базе существующей и разрабатываемой техники, но ее технико-экономические показатели оказываются неприемлемыми, недопустимо опасным является также воздействие на окружающую среду, сопровождающее разработку и выведение в космос элементов электростанций.

Необходима разработка новых концепций построения космических солнечных электростанций, особенно маломасштабных, поиск оптимальных проектных решений, позволяющих обеспечить рентабельное энергоснабжение локального наземного потребителя из космоса. Такой поиск связан с разработкой легких, дешевых, эффективных солнечных энергоустановок и систем направленной передачи-приема энергии, созданием сверхмощных экономичных ракет-носителей. Решение может быть найдено в классе нетрадиционных проектных решений, новых подходов.

Впереди этап широких научно-исследовательских работ и экспериментов, который целесообразно выполнять научными коллективами, представляющими заинтересованные страны мира — СССР, США, Францию, Великобританию, Германию, Японию, Китай и др., по единому плану и в тесной кооперации. Интерес к такой международной программе со стороны специалистов из СССР и США велик. Нет сомнения, что выполнение программы принесет положительный результат, откроет новые перспективы. Концентрация интеллектуального потенциала планеты на этом важнейшем направлении позволит получить исключительные по эффективности результаты. Основоположник практической космонавтики в нашей стране С. П. Королев так охарактеризовал процесс создания новой техники: «то, что вчера было лишь мечтой, сегодня становится реальной задачей, а завтра — свершением».

(с) Нариманов Евгений Александрович

КОСМИЧЕСКИЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Гл. отраслевой редактор Г. Г. Карвовский

Редактор Я. Г. Вирко

Мл. редактор С. С. Патрикеева




И как это делают японцы:
Специалисты из Института лазеров университета Осаки (Institute of Laser Engineering) и японского аэрокосмического агентства (JAXA) сделали важный шаг на пути создания космической солнечной электростанции: разработали эффективный преобразователь света.


Идея сбора солнечной энергии в космосе и транспортировки её на Землю по лазерному лучу сама по себе не нова. Однако при создании подобного комплекса необходимо решить ряд проблем, и одна из них — эффективность преобразования падающих солнечных лучей в энергетический луч, направляемый на Землю. При наличии большого числа промежуточных узлов такое преобразование теряет смысл (в сравнении с простой наземной электростанцией на солнечных батареях).


Недавно физики из университета Осаки создали необычный керамический материал, содержащий хром и неодим. Пластина из этого материала преобразует падающий свет (то есть — широкий солнечный спектр) в лазерный луч с необычайно высокой эффективностью — 42%, что примерно в 4 раза выше, чем в предыдущих схожих опытах.




Упрощённая схема станции SSPS. Японские инженеры обдумывают разные её варианты. В одном из них энергия к нам будет переправляться именно при помощи лазерного луча, во втором рассматривается более традиционный (для таких проектов) способ транспорта — микроволновый луч (иллюстрация JAXA).


Учёные считают, что данный преобразователь сыграет ключевую роль в японском проекте геостационарной солнечной электростанции SSPS, которую (в том или ином варианте) намечено запустить в космос к 2030 году.


Окончательный проект такой станции ещё не готов, но японцы утверждают, что спутник с солнечным коллектором размером, к примеру, 100 на 200 метров мог бы переправлять на Землю достаточно мощный и слабо расходящийся луч, который преобразовывался бы в электричество (тут возможны разные способы). Выходная мощность такой станции составляла бы 1 гигаватт. Кстати, на подобной же станции свет с орбиты мог бы преобразовываться не в электричество для сети, а в "зелёное" топливо — водород (из воды).


Запуск и развёртывание столь крупного космического аппарата — сложная и дорогая задача. Зато связка геостационарный спутник — наземная станция работала бы круглосуточно. И даже облака ей бы мешали не особенно сильно, поскольку в пятне от лазерного луча освещённость была бы значительно выше естественной.


Упрощённая схема станции SSPS. Японские инженеры обдумывают разные её варианты. В одном из них энергия к нам будет переправляться именно при помощи лазерного луча, во втором рассматривается более традиционный (для таких проектов) способ транспорта — микроволновый луч (иллюстрация JAXA).

маленькооооое дополнение... это дорого если запускать с земли и делать на земле, но ведь есть еще и луна и автоматы, способные там работать

И чё, мы все свинцовые трусы наденем???

Бааальшое спасибо .

обидно, что у нас деньги от продажи углеводородов рапыляют в воздух и канадлизацию, а не вкладывают в такие же проекты..

Солнце дает энергию где-то 1 квт на кв.м. При КПД батареи 20% получим 200вт C 1 кв. км. снимем 200 мвт. Ставить для начала надо в пустынях ближе к экватору, а в космосе пока будет накладно с передачей энергии на землю. 40 тыс км со стационарной орбиты передать СВЧ луч? На земле придется делать кучу тарелок по приему на огромной площади. Т.о на этой площади проще поставить солнечные батареи

так вы это Им скажите! Мирным марсианским ежам главное - чтобы е1 грузилсо нормально!

Тема автоматически закрыта.