Manusia memerlukan tenaga bersih kristal dari segi alam sekitar, kerana kaedah moden menjana tenaga secara serius mencemarkan alam sekitar. Pakar melihat jalan keluar dari kebuntuan dalam kaedah inovatif. Ia dikaitkan dengan penggunaan tenaga angkasa.
Idea awal
Kisah ini bermula pada tahun 1968. Kemudian Peter Glazer menunjukkan idea teknologi satelit besar-besaran. Pengumpul suria telah dipasang pada mereka. Saiznya ialah 1 batu persegi. Peralatan itu sepatutnya terletak pada ketinggian 36,000 km di atas zon khatulistiwa. Matlamatnya adalah untuk mengumpul dan mengubah tenaga suria menjadi jalur elektromagnet, aliran gelombang mikro. Dengan cara ini, tenaga berguna harus dihantar ke antena daratan yang besar.
Pada tahun 1970, Jabatan Tenaga AS, bersama-sama dengan NASA, mengkaji projek Glaser. Ini ialah Satelit Kuasa Suria (singkatan SPS).
Tiga tahun kemudian, saintis itu telah diberikan paten untuk teknik yang dicadangkan. Idea itu, jika dilaksanakan, akan membawa hasil yang cemerlang. Tetapi adapengiraan berbeza telah dijalankan, dan ternyata satelit yang dirancang akan menjana 5000 MW tenaga, dan Bumi akan mencapai tiga kali lebih rendah. Kami juga menentukan anggaran kos untuk projek ini - $ 1 trilion. Ini memaksa kerajaan menutup program itu.
90s
Pada masa hadapan, satelit telah dirancang untuk ditempatkan pada ketinggian yang lebih sederhana. Untuk melakukan ini, mereka terpaksa menggunakan orbit bumi rendah. Konsep ini telah dibangunkan pada tahun 1990 oleh penyelidik dari Pusat. M. V. Keldysh.
Mengikut rancangan mereka, 10-30 stesen khas perlu dibina pada 20-30an abad ke-21. Setiap daripada mereka akan merangkumi 10 modul tenaga. Jumlah parameter semua stesen ialah 1.5 - 4.5 GW. Di Bumi, penunjuk akan mencapai nilai dari 0.75 hingga 2.25 GW.
Dan menjelang 2100 bilangan stesen akan ditambah kepada 800. Tahap tenaga yang diterima di Bumi ialah 960 GW. Tetapi hari ini tiada maklumat mengenai pembangunan projek berdasarkan konsep ini.
tindakan NASA dan Jepun
Pada tahun 1994, satu eksperimen khas telah dijalankan. Ia dihoskan oleh Tentera Udara AS. Mereka meletakkan satelit fotovoltaik termaju di orbit bumi rendah. Roket telah digunakan untuk tujuan ini.
Dari 1995 hingga 1997, NASA menjalankan kajian menyeluruh tentang tenaga angkasa. Konsep dan spesifikasi teknologinya telah dianalisis.
Pada tahun 1998, Jepun campur tangan dalam bidang ini. Agensi angkasa beliau melancarkan program untuk membina sistem elektrik angkasa.
Pada tahun 1999, NASA bertindak balas dengan melancarkan program serupa. Pada tahun 2000, wakil organisasi ini, John McKins, bercakap di hadapan Kongres AS dengan kenyataan bahawa pembangunan yang dirancang memerlukan perbelanjaan besar dan peralatan berteknologi tinggi, serta lebih daripada satu dekad.
Pada tahun 2001, Jepun mengumumkan rancangan untuk mempergiatkan penyelidikan dan melancarkan satelit ujian dengan parameter 10 kW dan 1 MW.
Pada 2009, agensi penerokaan angkasa lepas mereka mengumumkan hasrat mereka untuk menghantar satelit khas ke orbit. Ia akan menghantar tenaga suria ke Bumi menggunakan gelombang mikro. Prototaip awalnya harus dilancarkan pada tahun 2030.
Juga pada tahun 2009, satu perjanjian penting telah ditandatangani antara dua organisasi - Solaren dan PG&E. Menurutnya, syarikat pertama akan menghasilkan tenaga di angkasa lepas. Dan yang kedua akan membelinya. Kuasa tenaga sedemikian akan menjadi 200 MW. Ini cukup untuk menyediakan 250,000 bangunan kediaman dengannya. Menurut beberapa laporan, projek itu mula dilaksanakan pada 2016.
Pada 2010, kebimbangan Shimizu menerbitkan bahan tentang potensi pembinaan stesen berskala besar di bulan. Panel solar akan digunakan dalam kuantiti yang banyak. Tali pinggang akan dibina daripadanya, yang akan mempunyai parameter 11,000 dan 400 km (masing-masing panjang dan lebar).
Pada tahun 2011, beberapa syarikat Jepun yang besar telah mewujudkan projek bersama global. Ia melibatkan penggunaan 40 satelit dengan bateri solar yang dipasang. Gelombang elektromagnet akan menjadi konduktor tenaga ke Bumi. Cermin akan membawa merekamempunyai diameter 3 km. Ia akan tertumpu di zon padang pasir lautan. Projek itu dijadualkan dilancarkan pada 2012. Tetapi atas sebab teknikal, ini tidak berlaku.
Masalah dalam amalan
Pembangunan tenaga angkasa boleh menyelamatkan manusia daripada malapetaka. Walau bagaimanapun, pelaksanaan praktikal projek mempunyai banyak kesukaran.
Seperti yang dirancang, lokasi rangkaian satelit di angkasa lepas mempunyai kelebihan berikut:
- Pendedahan berterusan kepada Matahari, iaitu tindakan berterusan.
- Kemerdekaan sepenuhnya daripada cuaca dan kedudukan paksi planet.
- Tiada dilema dengan jisim struktur dan kakisannya.
Pelaksanaan rancangan adalah rumit oleh masalah berikut:
- Parameter besar antena - pemancar tenaga ke permukaan planet. Jadi, sebagai contoh, untuk penghantaran yang dimaksudkan berlaku menggunakan gelombang mikro yang mempunyai frekuensi 2.25 GHz, diameter antena sedemikian ialah 1 km. Dan diameter zon yang menerima aliran tenaga di Bumi hendaklah sekurang-kurangnya 10 km.
- Kehilangan tenaga apabila bergerak ke Bumi adalah kira-kira 50%.
- Perbelanjaan besar. Untuk satu negara, ini adalah jumlah yang sangat besar (beberapa puluh bilion dolar).
Ini adalah kebaikan dan keburukan tenaga angkasa. Kuasa peneraju terlibat dalam penghapusan dan pengurangan kelemahannya. Sebagai contoh, pembangun Amerika cuba menyelesaikan dilema kewangan dengan bantuan roket SpaceXs Falcon 9. Peranti ini akan mengurangkan kos pelaksanaan program yang dirancang dengan ketara (khususnya, melancarkan satelit SBSP).
Program Lunar
Mengikut konsep David Criswell, adalah penting untuk menggunakan Bulan sebagai pangkalan untuk meletakkan peralatan yang diperlukan.
Ini adalah tempat yang optimum untuk menyelesaikan dilema. Selain itu, di manakah mungkin untuk membangunkan tenaga angkasa, jika tidak di Bulan? Ini adalah wilayah yang tidak mempunyai suasana dan cuaca. Penjanaan kuasa di sini boleh diteruskan secara berterusan dengan kecekapan yang mantap.
Selain itu, banyak komponen bateri boleh dibina daripada bahan bulan, seperti tanah. Ini dengan ketara mengurangkan kos dengan analogi dengan variasi stesen lain.
Situasi di Rusia
Industri tenaga angkasa negara berkembang berdasarkan prinsip berikut:
- Bekalan tenaga ialah masalah sosial dan politik pada skala planet.
- Keselamatan alam sekitar adalah merit penerokaan angkasa lepas yang cekap. Tarif tenaga hijau harus dikenakan. Di sini, kepentingan sosial pembawanya semestinya diambil kira.
- Sokongan berterusan untuk program tenaga inovatif.
- Peratusan tenaga elektrik yang dijana oleh loji kuasa nuklear perlu dioptimumkan.
- Pengenalpastian nisbah optimum tenaga dengan kepekatan tanah dan ruang.
- Aplikasi penerbangan angkasa lepas untuk pendidikan dan penghantaran tenaga.
Tenaga angkasa di Rusia berinteraksi dengan program NPO Perusahaan Perpaduan Negara Persekutuan. Lavochkin. Idea ini berdasarkan penggunaan pengumpul suria dan antena sinaran. Teknologi asas - satelit autonomi dikawal dari Bumi dibantuan nadi perintis.
Spektrum gelombang mikro dengan gelombang pendek, genap milimeter, digunakan untuk antena. Disebabkan ini, sinaran sempit akan muncul di angkasa lepas. Ini memerlukan penjana dan penguat parameter sederhana. Kemudian antena yang jauh lebih kecil diperlukan.
Inisiatif TsNIIMash
Pada tahun 2013, organisasi ini (yang juga merupakan bahagian saintifik utama Roscosmos) mencadangkan untuk membina loji tenaga suria angkasa lepas domestik. Kuasa yang dimaksudkan adalah dalam julat 1-10 GW. Tenaga mesti dihantar ke Bumi secara wayarles. Untuk tujuan ini, tidak seperti AS dan Jepun, saintis Rusia berhasrat untuk menggunakan laser.
Dasar nuklear
Lokasi bateri solar di angkasa menunjukkan kelebihan tertentu. Tetapi di sini adalah penting untuk mematuhi dengan ketat orientasi yang diperlukan. Teknik tidak sepatutnya berada dalam bayang-bayang. Dalam hal ini, sebilangan pakar ragu-ragu tentang program lunar.
Dan hari ini kaedah yang paling berkesan dianggap sebagai "Kuasa nuklear angkasa - kuasa angkasa suria". Ia melibatkan meletakkan reaktor atau penjana nuklear yang berkuasa di angkasa.
Pilihan pertama mempunyai jisim yang besar dan memerlukan pemantauan dan penyelenggaraan yang teliti. Secara teorinya, ia akan dapat bekerja secara autonomi di angkasa selama tidak lebih daripada setahun. Masa ini terlalu singkat untuk program angkasa lepas.
Yang kedua mempunyai kecekapan yang kukuh. Tetapi dalam keadaan ruang sukar untuk diubahkuasanya. Hari ini, saintis Amerika dari NASA sedang membangunkan model yang lebih baik bagi penjana sedemikian. Pakar domestik juga sedang giat bekerja ke arah ini.
Motif umum untuk pembangunan tenaga angkasa
Ia boleh menjadi dalaman dan luaran. Kategori pertama termasuk:
- Peningkatan mendadak dalam populasi dunia. Menurut beberapa ramalan, bilangan penduduk Bumi menjelang akhir abad ke-21 akan menjadi lebih daripada 15 bilion orang.
- Penggunaan tenaga terus meningkat.
- Penggunaan kaedah penjanaan tenaga klasik menjadi tidak relevan. Ia berasaskan minyak dan gas.
- Impak negatif pada iklim dan atmosfera.
Kategori kedua termasuk:
- Jatuh berkala di planet sebahagian besar meteorit dan komet. Menurut statistik, ini berlaku sekali dalam satu abad.
- Perubahan pada kutub magnet. Walaupun kekerapan di sini adalah sekali setiap 2000 tahun, terdapat ancaman bahawa kutub utara dan selatan akan bertukar tempat. Kemudian untuk beberapa lama planet ini akan kehilangan medan magnetnya. Ini penuh dengan kerosakan radiasi yang serius, tetapi tenaga angkasa yang mantap boleh menjadi pertahanan terhadap bencana seperti itu.
