19 сентября 2019, четверг, 11:21
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Российские ученые разработают проект космических электростанций мощностью от 1 до 10 гигаватт

Космическая электростанция
Космическая электростанция
Mark Elwood/SpaceWorks Enterprises

На фоне постоянно увеличивающихся цен на энергоресурсы, конфликтов в нефтедобывающих регионах и аварийных ситуаций на атомных станциях крайне актуальным становятся вопрос энергетической безопасности и необходимость разработки четкого плана: за счет чего мы будем жить в будущем.

Казалось бы, то, что нам нужно, окружает нас со всех сторон. Солнечный свет, ветер, геотермальное тепло, приливные волны: ученые считают, что существующие технологии позволят уже к 2050 году на 80% обеспечить потребности человечества за счет возобновляемых источников энергии. Однако КПД таких электростанций невелик. К тому же они сильно зависят от погоды и циклов дня и ночи. Поэтому для достижения цели придется построить бескрайние поля солнечных батарей и ветряных турбин. Но есть еще один способ, который, при всей своей невероятности, широко обсуждается в мире. Речь идет о космических электростанциях.

Ветряные турбины в Калифорнии, США

Как часто бывает, первым идею получения энергии в космосе озвучил писатель-фантаст. В 1941 году в рассказе «Логика» (Reason) Айзек Азимов подробно описал космическую станцию, которая накапливает энергию Солнца и передает ее на Землю. Спустя 25 лет Питер Глейзер представил концепцию размещения на геостационарной орбите огромных солнечных батарей. Полученную энергию предполагалось преобразовывать в СВЧ-излучение и в таком виде передавать на приемные антенны на Земле. Всерьёз о революционном подходе заговорили лишь в 90-е годы, когда над собственными программами стали работать такие крупнейшие разработчики, как российский Исследовательский центр им. М. В. Келдыша, американское космическое агентство NASA и японское агентство аэрокосмических исследований.

«Англия доминировала в мировой экономике во времена промышленной революции благодаря своим запасам угля. Соединенные Штаты заняли это место после того, какв 1901 году обнаружили месторождения нефти в Техасе, - говорит Ральф Нансен из группы «Solar High», которая выступает за развитие солнечной энергетики. - Я уверен - тот, кто первым создаст систему получения солнечной энергии на орбите, займет такое же доминирующее положение в мировой экономике».

Cолнечный свет в космосе на 30% интенсивнее, чем на земле, и не зависит от погодных условий.

Главное преимущество размещения панелей в космосе состоит в том, что солнечный свет там на 30% интенсивнее, чем на поверхности планеты. К тому же освещение не меняется в течение года и не зависит от климатических особенностей. Но помимо очевидных плюсов у подобного проекта есть и существенные минусы. Во-первых, это стоимость. Сегодня доставка на орбиту одного килограмма груза обходится в 20 тысяч долларов. Нетрудно понять, что отправка и монтаж солнечных панелей общей площадью в несколько квадратных километров потребуют многомиллиардных затрат. Во-вторых, собранную энергию нужно будет с минимальными потерями передать на Землю, а тянуть на геостационарную орбиту кабель длинной 35 тысяч километров ‒ не самая лучшая идея.

Основные иностранные проекты - например, программа NASA «SPS-ALPHA» - опираются на использование мощного потока СВЧ-излучения, который будет поступать с космической станции на приемные устройства. Такой способ позволяет избежать больших потерь при прохождении пучка через атмосферу, и совершенно безопасен для живых организмов. В 2008 году американские и японские ученые провели успешный эксперимент, в ходе которого луч микроволнового излучения преодолел расстояние в 150 километров между двумя островами Гавайского архипелага (расстояние было выбрано как эквивалент толщины земной атмосферы). И хотя в целом задача была выполнена, авторы исследования признают, что технология требует существенных доработок, связанных, например, с увеличением мощности.

В 2009 году свой амбициозный проект анонсировало правительство Японии. Уже в 2014 году планируется вывод на орбиту опытного образца солнечной электростанции шириной 50 метров с СВЧ-передатчиком. Если испытания пройдут успешно, следующее поколение мощностью 1 гигаватт и размерами около 2 километров будет введено в строй около 2030 года.

Не отстает от мировых тенденций и Россия. Еще в сентябре 2012 года на мировом симпозиуме, посвященном космической энергетике, Роскосмос объявил о создании действующего прототипа небольшой станции мощностью 100 киловатт. Согласно последним заявлениям, российские ученые собираются проработать проект космических электростанций мощностью от 1 до 10 гигаватт. При этом передача энергии на Землю, в отличие от иностранных концепций, будет осуществляться с помощью мощных лазерных лучей.

Роскосмос планирует передавать энергию на Землю с помощью мощных лазерных лучей.

Как объясняет главный научный сотрудник ФГПУ «ЦНИИМАШ» Валерий Мельников, солнечные батареи будут питать твердотельные лазеры, объединенные в единую оптическую систему, способную переносить энергию на фотоэлектрические преобразователи, расположенные на поверхности планеты. Лазерный луч по сравнению с микроволновым пучком более концентрированный. Поэтому можно передавать больше энергии на меньшие приемные устройства. По словам специалиста, такой луч с геостационарной орбиты можно направлять не только на экваториальные области, но и в высокоширотные регионы, где потребность в электричестве стоит особенно остро. Стоит отметить, что у использования лазера есть и отрицательные аспекты. Помимо того, что он может быть опасным для людей и животных, на сохранность сигнала оказывает влияние облачность и прозрачность воздуха.

Ещё одним принципиальным отличием отечественного проекта является отказ от громоздких каркасных конструкций в пользу лёгкого и тонкого экрана площадью несколько квадратных километров, который удерживается в натянутом состоянии за счет вращения. Такую тонкопленочную батарею можно доставить на орбиту в свернутом виде, что существенно сэкономит затраты.

Но все же множество специалистов по всему миру не слишком благосклонны к идее космической электроэнергетики. По их мнению, те же инвестиции, вложенные в получение энергии из возобновляемых источников на Земле, принесут несопоставимо больше пользы. Эти технологии давно отработаны, и мощные ветряные или солнечные электростанции могут быть построены уже сегодня.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.