Čovječanstvu je potrebna kristalno čista energija u ekološkom smislu, budući da moderne metode proizvodnje energije ozbiljno zagađuju okoliš. Stručnjaci izlaz iz ćorsokaka vide u inovativnim metodama. Povezuju se sa upotrebom svemirske energije.
Početne ideje
Priča je počela 1968. Tada je Peter Glazer demonstrirao ideju ogromne satelitske tehnologije. Na njih je montiran solarni kolektor. Njegova veličina je 1 kvadratna milja. Oprema je trebala biti smještena na nadmorskoj visini od 36.000 km iznad zone ekvatora. Cilj je prikupiti i transformisati sunčevu energiju u elektromagnetni pojas, mikrotalasni tok. Na ovaj način korisna energija treba da se prenese na ogromne zemaljske antene.
Godine 1970., Ministarstvo energetike SAD-a, zajedno sa NASA-om, proučavalo je projekat Glaser. Ovo je satelit solarne energije (skraćenica SPS).
Tri godine kasnije, naučnik je dobio patent za predloženu tehniku. Ideja bi, ako bi se implementirala, donijela izvanredne rezultate. Ali bilo ih jerađeni su različiti proračuni i ispostavilo se da bi planirani satelit proizveo 5000 MW energije, a da bi Zemlja dostigla tri puta manje. Utvrdili smo i procijenjene troškove za ovaj projekat - 1 bilion dolara. Ovo je primoralo vladu da zatvori program.
90s
U budućnosti je planirano da se sateliti nalaze na skromnijoj visini. Da bi to učinili, morali su koristiti niske zemaljske orbite. Ovaj koncept su 1990. godine razvili istraživači iz Centra. M. V. Keldysh.
Prema njihovom planu, 10-30 specijalnih stanica trebalo bi da se izgradi u 20-30-im godinama 21. veka. Svaki od njih će uključivati 10 energetskih modula. Ukupni parametar svih stanica biće 1,5 - 4,5 GW. Na Zemlji će indikator dostići vrijednosti od 0,75 do 2,25 GW.
A do 2100. broj stanica će se povećati na 800. Nivo energije primljene na Zemlji će biti 960 GW. Ali danas nema informacija čak ni o razvoju projekta zasnovanog na ovom konceptu.
Akcije NASA-e i Japana
1994. godine izveden je poseban eksperiment. Domaćin je bio američki ratni zrakoplov. Postavili su napredne fotonaponske satelite u nisku zemaljsku orbitu. U tu svrhu korištene su rakete.
Od 1995. do 1997. NASA je sprovela temeljno istraživanje svemirske energije. Analizirani su njegovi koncepti i tehnološke specifičnosti.
1998. Japan je intervenisao u ovoj oblasti. Njena svemirska agencija pokrenula je program za izgradnju svemirskog električnog sistema.
Godine 1999. NASA je odgovorila pokretanjem sličnog programa. 2000. godine, predstavnik ove organizacije, John McKins, govorio je pred američkim Kongresom sa izjavom da planirani razvoj zahteva ogromne troškove i opremu visoke tehnologije, kao i više od jedne decenije.
U 2001, Japanci su najavili plan za intenziviranje istraživanja i lansiranje testnog satelita sa parametrima od 10 kW i 1 MW.
U 2009, njihova agencija za istraživanje svemira objavila je svoju namjeru da pošalje poseban satelit u orbitu. On će slati sunčevu energiju na Zemlju koristeći mikrotalasne pećnice. Njegov početni prototip bi trebao biti lansiran 2030.
Također 2009. godine potpisan je važan ugovor između dvije organizacije - Solaren i PG&E. Prema njemu, prva kompanija će proizvoditi energiju u svemiru. A drugi će ga kupiti. Snaga takve energije će biti 200 MW. To je dovoljno da se njime obezbijedi 250.000 stambenih objekata. Prema nekim izvještajima, projekat je počeo da se realizuje 2016. godine.
U 2010. godini koncern Shimizu je objavio materijal o potencijalnoj izgradnji velike stanice na Mjesecu. Solarni paneli će se koristiti u velikim količinama. Od njih će biti izgrađen pojas koji će imati parametre od 11.000 i 400 km (dužina i širina, respektivno).
U 2011. godini, nekoliko velikih japanskih kompanija osmislilo je globalni zajednički projekat. Radilo se o korištenju 40 satelita s ugrađenim solarnim baterijama. Elektromagnetski talasi će postati provodnici energije do Zemlje. Ogledalo će ih uzetiima prečnik od 3 km. Biće koncentrisan u pustinjskoj zoni okeana. Početak projekta je planiran za 2012. Ali iz tehničkih razloga, to se nije dogodilo.
Problemi u praksi
Razvoj svemirske energije može spasiti čovječanstvo od kataklizmi. Međutim, praktična implementacija projekata ima mnogo poteškoća.
Kao što je planirano, lokacija mreže satelita u svemiru ima sljedeće prednosti:
- Stalno izlaganje suncu, odnosno kontinuirano djelovanje.
- Potpuna nezavisnost od vremena i položaja ose planete.
- Bez dilema sa masom konstrukcija i njihovom korozijom.
Provedba planova je komplikovana sljedećim problemima:
- Ogromni parametri antene - predajnika energije na površinu planete. Tako, na primjer, da bi se planirani prijenos dogodio korištenjem mikrotalasa frekvencije od 2,25 GHz, prečnik takve antene bi bio 1 km. A prečnik zone koja prima energetski tok na Zemlji trebao bi biti najmanje 10 km.
- Gubitak energije pri prelasku na Zemlju je oko 50%.
- Kolosalni troškovi. Za jednu zemlju, to su veoma značajni iznosi (nekoliko desetina milijardi dolara).
Ovo su prednosti i nedostaci svemirske energije. Vodeće sile se bave otklanjanjem i minimiziranjem njegovih nedostataka. Na primjer, američki programeri pokušavaju riješiti finansijske dileme uz pomoć raketa SpaceXs Falcon 9. Ovi uređaji će značajno smanjiti troškove implementacije planiranog programa (posebno lansiranja SBSP satelita).
Lunarni program
Prema konceptu Davida Criswella, neophodno je koristiti Mjesec kao bazu za postavljanje potrebne opreme.
Ovo je optimalno mjesto za rješavanje dileme. Osim toga, gdje je moguće razviti svemirsku energiju, ako ne na Mjesecu? Ovo je teritorija koja nema atmosferu i vremenske prilike. Proizvodnja energije ovdje se može nastaviti kontinuirano sa solidnom efikasnošću.
Pored toga, mnoge komponente baterija mogu biti napravljene od lunarnih materijala, kao što je zemlja. Ovo značajno smanjuje troškove po analogiji sa drugim varijantama stanica.
Situacija u Rusiji
Industrija svemirske energije u zemlji razvija se na osnovu sljedećih principa:
- Snabdijevanje energijom je društveni i politički problem na planetarnoj razini.
- Sigurnost životne sredine je zasluga kompetentnog istraživanja svemira. Treba primjenjivati tarife zelene energije. Ovdje se nužno vodi računa o društvenom značaju njegovog nosioca.
- Kontinuirana podrška za inovativne energetske programe.
- Procenat električne energije proizvedene u nuklearnim elektranama treba optimizirati.
- Identifikacija optimalnog omjera energije sa koncentracijom zemlje i prostora.
- Primjena svemirske avijacije za obrazovanje i prijenos energije.
Svemirska energija u Rusiji je u interakciji sa programom NPO Federalnog državnog jedinstvenog preduzeća. Lavočkin. Ideja je zasnovana na upotrebi solarnih kolektora i antena za zračenje. Osnovne tehnologije - autonomni sateliti upravljani sa Zemlje napomoć pilota u pulsu.
Mikrotalasni spektar sa kratkim, čak i milimetarskim talasima, koristi se za antenu. Zbog toga će se u svemiru pojaviti uski zraci. Za to će biti potrebni generatori i pojačala skromnih parametara. Tada će biti potrebne znatno manje antene.
Inicijativa TsNIIMash
Ova organizacija (koja je ujedno i ključna naučna divizija Roskosmosa) je 2013. godine predložila izgradnju domaćih svemirskih solarnih elektrana. Njihova predviđena snaga bila je u rasponu od 1-10 GW. Energija se mora prenositi na Zemlju bežično. U tu svrhu, za razliku od SAD-a i Japana, ruski naučnici namjeravali su koristiti laser.
Nuklearna politika
Položaj solarnih baterija u svemiru implicira određene prednosti. Ali ovdje je važno strogo se pridržavati potrebne orijentacije. Tehnika ne bi trebala biti u sjeni. U tom smislu, brojni stručnjaci su skeptični prema lunarnom programu.
A danas se najefikasnijom metodom smatra "Svemirska nuklearna energija - solarna svemirska energija". To uključuje postavljanje snažnog nuklearnog reaktora ili generatora u svemir.
Prva opcija ima ogromnu masu i zahtijeva pažljivo praćenje i održavanje. Teoretski, moći će autonomno raditi u svemiru ne više od godinu dana. Ovo je prekratko vrijeme za svemirske programe.
Drugi ima solidnu efikasnost. Ali u svemirskim uslovima to je teško variratisvoju moć. Danas američki naučnici iz NASA-e razvijaju poboljšani model takvog generatora. U tom pravcu aktivno rade i domaći stručnjaci.
Opšti motivi razvoja svemirske energije
Mogu biti interni i eksterni. Prva kategorija uključuje:
- Naglo povećanje svjetske populacije. Prema nekim prognozama, broj stanovnika Zemlje do kraja 21. veka biće više od 15 milijardi ljudi.
- Potrošnja energije nastavlja rasti.
- Upotreba klasičnih metoda proizvodnje energije postaje nevažna. Baziraju se na nafti i gasu.
- Negativan uticaj na klimu i atmosferu.
Druga kategorija uključuje:
- Periodični padovi na planeti velikih dijelova meteorita i kometa. Prema statistici, to se dešava jednom u veku.
- Promjene magnetnih polova. Iako je frekvencija ovdje jednom u 2000 godina, postoji prijetnja da će sjeverni i južni pol zamijeniti mjesta. Tada će planeta na neko vrijeme izgubiti svoje magnetsko polje. Ovo je opterećeno ozbiljnim oštećenjem radijacije, ali dobro uspostavljena svemirska energija mogla bi postati odbrana od takvih katastrofa.
