ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, НЕ ИСТОЩАЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ С ПОМОЩЬЮ КОСМИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Солнечная космическая электростанция(СКЭС).

На данный момент общество стоит на грани пропасти. Факт загрязнения окружающей среды выбросами электростанций, их отработанными материалами неоспорим. Пока топливом являются углеводороды, а именно уголь, газ, нефть и ее производные, окружающая среда находится в опасности, а так же, собственно истощаются земные ресурсы. Эту проблему решают электростанции атомные, приливные, геотермические, ветровые. Но лишь отчасти. И то не всегда остается решенным вопрос транспорта и других косвенных, но все так же использующих жидкие углеводородные соединения, проблем. И в то время пока часть ученых пытается улучшить факторы наземных электростанций, другая часть видит выход из ситуации вне пределов Земли.

Благодаря Солнцу, нашему первому источнику энергии, были созданы и накоплены для наших нужд сейчас нефтепродукты и газы, используемые сейчас крайне активно. На данный момент планета потребляет в год 10 миллиардов тонн топлива (условного топлива). Если же перевести все потенциальное топливо, отправленное нам с Солнца, получится цифра на несколько порядков выше – 100 триллионов тонн. Взяв лишь сотую часть, мы решим все энергетические проблемы на ближайшее тысячелетие.

Подобная концепция поднялась на вопрос  почти сразу же после того как Ю.А.Гагарин поднялся на околоземную орбиту. И к середине 70х появилось множество теоретических моделей таких станций. Единственной причиной отказа от таких проектов служил тот факт, что используя околоземную орбиту и так уже заполоненную информационными спутниками стран, электростанция внесет серьезные помехи в их работу.

В России оптимальная орбита являет собой 12и-часовой солнечно-синхронную, С апогеем в 40 тысячах километрах над северным полюсом и перигеем в 500 от поверхности южного полюса. Такая станция будет способна давать энергию на Землю 16 часов, в остальные же 8 будет происходить подзарядка.

На данный момент проблема транспорта к подобным комплексам являет собой не менее важную задачу, чем собственно постройка такого комплекса. И все же такая сложная задача ничто по сравнению с доставкой с поверхности Луны Гелия-3 для создания термоядерного синтеза.

Для начала обратимся к краткой теории работы таких станций. В 1968-ом году Питер Глейзер высказывает предположение о создание электростанций с солнечными батареями на околоземной орбите, способными передавать энергию обратно посредством сфокусированных пучков СВЧ-излучения, с последующей переработкой и доставкой до потребителя. Подобный способ получения солнечного излучения с последующей переработкой в электричество вполне оправдан. За счет специфичного расположения спутника он будет освещен большую часть года, за исключением, быть может, дней, когда происходят дни весеннего и осеннего равноденствия. Именно в эти дни спутник попадает в тень Земли. Подобные моменты легко и точно предсказываются, а в общем счете в сто раз меньше чем выработка станции за год.

Стоит отметить, что частота колебаний передаваемых электромагнитных волн очень важна. Выбрав, к примеру, частоту в 2,45 ГГц состояние атмосферы при передаче и метеорологические условия не будут влиять ровным счетом никакой роли. Выбрав же 5,8 ГГц позволяет уменьшать материальную затратность на производство передатчика и приемника, а именно принимающей и передающей антенн, но как поведет себя передача при осложненных метеорологических условиях сказать трудно.

Физические характеристики при сегодняшнем уровне технического прогресса обнадеживают. КПД порядком 70-75%, диаметр антенны в 1км, а принимающего поля 10 км х 13км. При выходной мощности в 5Гвт в центре передающей антенны плотность мощности излучения будет 23 кВт/кв.м, у антенны приема 230 Вт/кв.м.

Для того чтобы задействовать магнетроны в СКЭС Вильям Браун говорит о необходимости усовершенствования их посредством встраивания в конструкцию цепи отрицательной обратной связи по фазе по отношению к внешнему синхронизирующему сигналу. Если же использовать ректенны то большая вероятность в пробоях лавинообразного типа, но подобная проблема решается использованием циклотронных преобразователей.

Рассмотрим на позитивных моментах СКЭС, если рассматривать её как одну из потенциальных энергосистем будущего:

•   Использование неистощимого (не совсем правильно, скорее неконтролируемого и само истощаемого) источника энергии – Солнца.

•   Сохраняются иные источники энергии, такие как нефтепродукты и газ.

•    Следствие прошлого пункта, отсутствуют выбросы углекислого газа и вообще какие либо выбросы.

•    Громаднейший КПД установки порядком 90%.

•    Нерадиоактивный способ выработки энергии.

•    Относительной безопасный способ выработки энергии.

•    Выгодное  использование  территорий  занимаемых  приемной  антенной,  к  примеру,  в  качестве сельскохозяйственных угодий.

•    Пучки энергии легко перекидывать с одной приемной станции на другую, отсюда решение транспортных проблем.

Как главный минус подобного предприятия  вполне можно указать дороговизну и невозможность на данный момент создания подобных станций.

Для того что бы того что бы мир увидел подобные проект СКЭС должна обойти главных конкурентов, а именно:

•    Различные атомные электростанции.

•    Различные вариаций возобновляемых гидроэлектростанций.

•    Наземные солнечных электростанций.

•    Электростанции, работающие за счет ветра.

•    Термальные электростанции горных пород.

На данный момент ситуация такова, что явного лидера не наблюдается и лидер в гонке за повсеместное использование меняется с ужасающей частотой.

Стоит рассказать о пионерах в создании СКЭС. П.Е.Глейзер из Артур.Д.Литтил в 1968 году озвучил идею конструкции СКЭС посредством развертывания больших солнечных батарей, посредством которых и будет преобразовываться электроэнергия. Полученную таким способом энергию передавать в виде микроволнового излучения. И таким образом идея, будто бы из рассказа Герберта Уэлса и Жюль Верна обрела форму, тело и вошла в мир реальный. В начале 70х НАСА дало распоряжение фирме Артур.Д.Литтлизучить теоретический аспект создания СКЭС и выявить главные проблемы встающие на пути. К работе подключили “Грумманаэроспейс”, с более практической задачей – созданием наземного модуля для СКЭС. Позже подключилась и “БоенгАэроспейс” с задачей доведения космического модуля СКЭС до инженерного плана.

О физических характеристиках

На текущий момент и уровень научно-технического прогресса космическая “принимающая” часть будет иметь площадь порядка 128 кв.км . Вес конструкции будет порядка 8000-100000 тонн. А состоять она должна, по предварительным подсчетам из 14 млрд. солнечных элементов.

СКЭС – очень интересный и перспективный вариант “чистых” электростанций, электростанций будущего, с задействованием передовых технологий. Мировое сообщество, на данный момент накопило достаточно весомый опыт в разработке и работе с подобными предприятиями. При объеденном бюджете и совместных усилиях электростанция мощности 5-10Мвт будет готова уже через 10-20 лет. А по некоторым прогнозам СКЭС в 5-10ГВт будет готова уже через полвека.

Список литературы

1.      Грилихес В. А. Солнечные космические энергостанции — Л.: Наука, 1986. — 182 с.