Energia spațială: istoricul dezvoltării, argumente pro și contra

Omenirea are nevoie de energie cristalină pentru mediu, deoarece formele moderne de generare a energiei sunt foarte poluante mediu. Specialiștii văd în metodele inovatoare o cale de ieșire din impas. Acestea sunt legate de aplicațiile energetice spațiale.

Idei inițiale

Povestea a început în 1968. Apoi, Peter Glaser a demonstrat designul pentru tehnologia masivă de sateliți. Un colector solar este montat pe ele. Avea o suprafață de o milă pătrată. Tehnologia urma să fie amplasată la 36 000 km deasupra zonei ecuatoriale. Scopul este de a colecta și transforma energia solară într-o lățime de bandă electromagnetică. În acest fel, energia utilă trebuie să fie transmisă către antenele uriașe ale Pământului.

În 1970, Departamentul de Energie al SUA și NASA au examinat proiectul lui Glaser. Acesta este satelitul de energie solară (abrevierea SPS).

Trei ani mai târziu, omul de știință a primit un brevet pentru metoda propusă. Ideea, dacă ar fi fost pusă în aplicare, ar fi dat rezultate extraordinare. Dar au fost efectuate calcule diferite și a reieșit că satelitul planificat ar fi generat 5.000 MW de energie, în timp ce Pământul ar fi atins de trei ori mai puțin. Costul estimat al proiectului a fost, de asemenea, estimat la 1.000 de miliarde de dolari. Aceasta a forțat guvernul să închidă programul.

90s

Alți sateliți urmau să fie localizați la o altitudine mai modestă. Aceasta ar fi folosit orbite joase pe Pământ. Conceptul a fost introdus în 1990 de Keldysh. dezvoltat de cercetătorii de la Centrul pentru Studiul Timpului Aprofundat al Pământului. М. В. Keldysh.

Conform planului lor, ar trebui construite 10-30 de stații speciale în 20-30 de ani ai secolului XXI. Fiecare dintre ele ar avea 10 module energetice. Totalul tuturor stațiilor va fi între 1,5 și 4,5 GW. Pe Pământ, cifra ar atinge valori cuprinse între 0,75 și 2,25 GW.

Iar până în 2100, numărul de stații va crește la 800. Nivelul de energie care va fi generat pe Pământ va fi de 960 GW. Dar astăzi nu există nici măcar o informație despre dezvoltarea unui proiect bazat pe acest concept.

Acțiuni întreprinse de NASA și Japonia

Un experiment special a fost realizat în 1994. Acesta a fost înființat de Forțele Aeriene ale SUA. Ei au desfășurat sateliți fotovoltaici extinși pe orbita joasă a Pământului. Rachetele au fost folosite în acest scop.

NASA a efectuat un studiu amănunțit al energiei spațiale între 1995 și 1997. Au fost analizate conceptele și specificul tehnologic al acestuia.

În 1998, Japonia a intrat în domeniul. Agenția sa spațială a lansat un program de construire a unui sistem electric spațial.

În 1999, NASA a răspuns prin lansarea propriului program similar. În 2000, purtătorul său de cuvânt, John MacKeans, a declarat în fața Congresului american că dezvoltările planificate necesită cheltuieli uriașe și echipamente de înaltă tehnologie, precum și decenii de.

В 2001 japonezii au anunțat un plan de stimulare a cercetării și de lansare a unui satelit de testare de 10 kW și 1 MW.

În 2009, agenția lor de cercetare spațială și-a anunțat intenția de a trimite pe orbită un satelit special. Acesta va transmite energia solară înapoi pe Pământ prin utilizarea microundei. Prototipul inițial urmează să fie lansat în 2030.

Tot în 2009, a fost încheiat un acord important între două organizații - Solaren și PG&E. Prima companie va genera energie în spațiu. iar cel de-al doilea l-ar cumpăra. Acesta va avea o putere de 200 de megawați. Acest lucru va fi suficient pentru a aproviziona 250 000 de locuințe cu ea. Potrivit unor rapoarte, proiectul a început în 2016.

În 2010, Shimizu a publicat un articol despre o potențială stație de mari dimensiuni care ar urma să fie construită pe Lună. Panourile solare ar fi folosite în cantități uriașe. Se va construi o centură cu parametrii de 11.000 și 400 km (lungime și lățime, respectiv).

În 2011, mai multe mari companii japoneze au conceput un proiect comun la nivel mondial. A avut 40 de sateliți cu panouri solare montate pe ei. Undele electromagnetice ar conduce energie către Pământ. Aceste unde vor fi recepționate de o oglindă cu diametrul de 3 kilometri. Se va concentra într-o zonă deșertică a oceanului. proiectul urma să fie lansat în 2012. Dar, din motive tehnice, acest lucru nu s-a întâmplat.

probleme în practică

Dezvoltarea energiei spațiale ar putea salva omenirea de cataclisme. Cu toate acestea, există multe dificultăți în implementarea practică a acestor proiecte.

Prin concepție, amplasarea unei rețele de sateliți în spațiu prezintă astfel de avantaje:

1. Iradiere solară constantă, adică funcționare continuă.
2. Complet independent de vreme și de poziția axei planetare.
3. Nu există dileme legate de masa structurală și de coroziune.

Următoarele probleme îngreunează realizarea ideilor:

1. Parametrii enormi ai antenei - transmițătorul de energie la suprafața planetei. Astfel, de exemplu, pentru a realiza o transmisie care utilizează microunde cu o frecvență de 2,25 GHz, diametrul unei astfel de antene va fi de 1 km. Iar diametrul zonei care primește fluxul de energie pe Pământ trebuie să fie de cel puțin 10 km.
2. Pierderi de energie pe drumul spre Pământ - aproximativ 50%.
3. Cheltuieli colosale. Pentru o țară, acestea sunt sume foarte importante (câteva zeci de miliarde de dolari).

Iată care sunt argumentele pro și contra ale energeticii cosmice. Eliminarea și minimizarea dezavantajelor sale sunt abordate de către puterile conducătoare. De exemplu, dezvoltatorii americani încearcă să rezolve dilemele financiare cu racheta Falcon 9 a companiei SpaceXs. Aceste dispozitive vor reduce în mod semnificativ costul programului preconizat (în special, lansarea sateliților SBSP) .

Programul lunar

Conceptul lui David Criswell de a folosi Luna ca bază pentru echipamentul necesar este esențial.

Acesta este cel mai bun loc pentru a rezolva dilema. În plus, unde ar fi mai bine să dezvoltăm energia spațială decât pe Lună?? Este un teritoriu fără atmosferă și fără vreme. Energia ar putea fi generată aici în mod continuu la un nivel respectabil de eficiență.

În plus, multe componente ale bateriei pot fi construite din materiale lunare, de exemplu solul. În acest fel, costurile sunt reduse semnificativ, similar cu alte variante de instalații.

Situația din Rusia

Energia spațială este dezvoltată pe baza următoarelor principii:

1. Aprovizionarea cu energie este o problemă socială și politică la scară planetară.
2. Securitatea mediului este meritul unei cercetări spațiale inteligente. Ar trebui să se aplice tarife "verzi" pentru energie. În acest caz, semnificația socială a transportatorului este luată în considerare în mod necesar.
3. Sprijinirea continuă a programelor de dezvoltare a unor metode inovatoare de generare a energiei.
4. Procentul de energie electrică produsă de centralele nucleare trebuie optimizat.
5. Găsirea raportului optim de energie între concentrațiile terestre și cele spațiale.
6. Utilizarea aviației spațiale pentru generarea și transportul de energie.

Sectorul energiei spațiale din Rusia interacționează cu programul NPO Likhachev Federal State Unitary Enterprise, care este un centru de cercetare și dezvoltare pentru industria spațială. Lavochkina. Conceput folosind colectoare solare și antene emițătoare. Tehnologii de bază - sateliți autonomi, controlați de la sol prin intermediul unui impuls pilot.

Spectrul UHF cu lungimi de undă scurte, chiar milimetrice, va fi utilizat pentru antenă. Acest lucru va crea raze înguste în spațiu. Acest lucru ar necesita generatoare și amplificatoare de parametri modești. În acest caz, ar fi necesare antene mult mai mici.

Inițiativa TsNIImash

În 2013, această organizație (care este, de asemenea, principala ramură de cercetare a Roscosmos) a propus construirea de centrale solare spațiale domestice. Puterea pe care intenționau să o atingă era cuprinsă între 1-10 GW. Energia ar trebui să fie transmisă fără fir către Pământ. Spre deosebire de SUA și Japonia, oamenii de știință ruși intenționau să folosească un laser pentru a atinge acest obiectiv.

Politica nucleară

Amplasarea bateriilor solare în spațiu implică anumite avantaje. Dar aici este important să păstrăm orientarea necesară. Tehnologia nu trebuie să rămână în umbră. Având în vedere acest lucru, o serie de experți sunt sceptici cu privire la programul lunar.

Și astăzi, "energia nucleară spațială - energia spațială solară" este considerată cea mai eficientă metodă. Aceasta presupune amplasarea în spațiu a unui reactor sau generator nuclear puternic.

Prima variantă este extrem de grea și necesită un control și o întreținere atentă. Teoretic, poate funcționa în mod autonom în spațiu timp de cel mult un an. Este o perioadă prea scurtă pentru un program spațial.

Al doilea are o eficiență solidă. Dar în mediul spațial este dificil de a varia puterea de ieșire. Astăzi, cercetătorii americani de la NASA dezvoltă un model îmbunătățit al unui astfel de generator. Specialiștii naționali lucrează, de asemenea, în mod activ în această direcție.

Motivații generale pentru dezvoltarea energiei spațiale

Acestea pot fi interne și externe. Prima categorie include:

1. Creșterea dramatică a populației mondiale. Conform unor proiecții, numărul locuitorilor Terrei va fi de peste 15 miliarde până la sfârșitul secolului XXI.
2. Consumul de energie este în continuă creștere.
3. Utilizarea metodelor clasice de generare a energiei devine irelevantă. Acestea se bazează pe petrol și gaze.
4. Impactul negativ asupra climei și atmosferei.

A doua categorie include:

1. Impacturi periodice ale unor bucăți mari de meteoriți și comete pe planetă. Statistic, acest lucru se întâmplă o dată la fiecare secol.
2. Modificări ale polilor magnetici. Deși periodicitatea aici este o dată la 2.000 de ani, există pericolul ca polul nord și polul sud să își schimbe locul. Apoi, planeta își va pierde câmpul magnetic pentru o vreme. Acest lucru este plin de daune grave cauzate de radiații, dar un sistem de energie spațială care funcționează bine ar putea oferi o apărare împotriva unor astfel de catastrofe.