Vesoljska energija: zgodovina razvoja, prednosti in slabosti

Človeštvo z ekološkega vidika potrebuje kristalno čisto energijo, saj sodobne oblike pridobivanja energije močno onesnažujejo okolje. Strokovnjaki v inovativnih metodah vidijo izhod iz slepe ulice. Povezane so z uporabo vesoljske energije.

Prvotne zamisli

Zgodba se je začela leta 1968. Takrat je Peter Glaser pokazal zasnovo obsežne satelitske tehnologije. Nanjo je bil nameščen sončni kolektor. Njegova velikost je ena kvadratna milja. Tehnologija naj bi se nahajala 36 000 km nad ekvatorjem. Cilj je bil zbrati in pretvoriti sončno energijo v elektromagnetno pasovno širino. Na ta način bi se koristna energija prenašala do ogromnih zemeljskih anten.

Leta 1970 je ameriško ministrstvo za energijo skupaj z agencijo NASA preučilo Glaserjevo zasnovo. To je satelit za sončno energijo (kratica SPS).

Tri leta pozneje je znanstvenik prejel patent za svojo predlagano metodo. Če bi bila zamisel uresničena, bi prinesla izjemne rezultate. Vendar so različni izračuni pokazali, da bi načrtovani satelit proizvedel 5000 MW energije, medtem ko bi Zemlja dosegla le tretjino te količine. Stroški so bili ocenjeni na 1 bilijon dolarjev. To je vlado prisililo, da je program zaprla.

1990s

V prihodnosti je bila načrtovana gradnja satelitov na skromnejših višinah. Pri tem bi se uporabljale nizke zemeljske orbite. Ta koncept je leta 1990 razvil M. V. Keldyš, pozneje pa je bil ponovno uveden v začetku devetdesetih let prejšnjega stoletja. so leta 1990 razvili raziskovalci v vesoljskem centru Jurija Koroljeva v Kijevu. М. В. Keldysh.

Po njihovem načrtu naj bi v 20.-30. letih 21. stoletja zgradili 10-30 posebnih postaj. Vsak bo vključeval 10 napajalnih modulov. Skupna zmogljivost vseh postaj bo od 1,5 do 4,5 GW. Na Zemlji bo dosegel vrednosti med 0,75 in 2,25 GW.

Do leta 2100 se bo število postaj povečalo na 800. Količina energije, ki bi jo bilo treba ustvariti na Zemlji, bi znašala 960 GW. Vendar danes ni informacij niti o razvoju dizajna na podlagi tega koncepta.

NASA in ukrepanje Japonske

Leta 1994 je bil izveden poseben poskus. Ustanovile so ga ameriške letalske sile. V nizko zemeljsko orbito so namestili razširjene fotonapetostne satelite. V ta namen so bile uporabljene rakete.

NASA je med letoma 1995 in 1997 izvedla temeljito študijo o vesoljski energiji. Analizirani so bili njeni koncepti in tehnološke posebnosti.

Leta 1998 je posredovala Japonska. Njena vesoljska agencija je začela izvajati program za razvoj vesoljskega elektroenergetskega sistema.

Leta 1999 se je NASA odzvala z uvedbo podobnega programa. Leta 2000 je njen predstavnik John MacKeans v ameriškem kongresu izjavil, da načrtovani razvoj zahteva ogromne izdatke in visokotehnološko opremo ter več kot desetletje.

В 2001 Japonci so objavili načrt za okrepljene raziskave in izstrelitev testnega satelita z močjo 10 kW in 1 MW.

Leta 2009 je njihova agencija za vesoljske raziskave objavila načrte za pošiljanje posebnega satelita v orbito. Sončno energijo bo preusmeril na Zemljo z izkoriščanjem mikrovalov. Njegov prvi prototip naj bi začel delovati leta 2030.

Leta 2009 je bil sklenjen tudi pomemben sporazum med organizacijama Solaren in PG&E. Z njim bo prvo podjetje proizvajalo energijo v vesolju. In drugi jo bo kupil. Njegova zmogljivost bo 200 megavatov. Dovolj za napajanje 250.000 domov. Po nekaterih poročilih naj bi se projekt začel leta 2016.

Leta 2010 je Shimizu objavil zgodbo o morebitni gradnji velike postaje na Luni. bodo v velikem obsegu uporabljali sončne celice. Zgradili bodo 11 000 km dolg in 400 km širok pas.

Leta 2011 je več velikih japonskih podjetij zasnovalo skupni globalni projekt. Vključeval bi 40 satelitov na sončno energijo. Elektromagnetni valovi prenašajo energijo na Zemljo. Sprejelo bi jih zrcalo s premerom 3 km. Zgoščen bo na zapuščenem območju oceana. Projekt naj bi se začel izvajati leta 2012. Vendar se to iz tehničnih razlogov ni zgodilo.

Težave v praksi

Razvoj vesoljske energije bi lahko človeštvo rešil pred kataklizmo. Vendar pa je praktično izvajanje projektov povezano s številnimi izzivi.

Zasnovano omrežje satelitov v vesolju ima naslednje prednosti

1. Neprekinjeno obsevanje s Soncem, tj. neprekinjeno.
2. Popolna neodvisnost od vremena in položaja osi planeta.
3. Odsotnost dilem glede mase konstrukcij in njihove korozije.

Izvedbo načrtov otežujejo naslednje težave:

1. Ogromna antena - oddajnik energije na površje planeta. Na primer, za izvedbo predvidenega prenosa z uporabo mikrovalov s frekvenco 2,25 GHz bi bil premer take antene 1 km. Premer območja, ki sprejema tok energije na Zemlji, pa mora biti vsaj 10 km.
2. Na poti na Zemljo se izgubi približno 50 % energije.
3. Ogromni stroški. Za eno državo so to zelo visoki zneski (več deset milijard dolarjev).

To so prednosti in slabosti vesoljske energije. Vodilne sile odpravljajo in zmanjšujejo njegove pomanjkljivosti. Ameriški razvijalci na primer poskušajo rešiti finančne dileme z raketami Falcon 9 družbe SpaceX. Te naprave bodo znatno zmanjšale stroške za izvajanje predvidenega programa (zlasti izstrelitev satelitov SBSP) .

Lunarni program

V skladu s konceptom Davida Criswella je nujno uporabiti Luno kot bazo za namestitev potrebne opreme.

To je najboljši kraj za rešitev dileme. Poleg tega, kje drugje bi lahko razvijali vesoljsko energijo kot na Luni? To je območje brez ozračja in vremena. Proizvodnja energije lahko poteka neprekinjeno in z visoko učinkovitostjo.

Poleg tega bi lahko številne sestavne dele baterij izdelali iz lunarnih materialov, kot je zemlja. Na ta način je mogoče znatno zmanjšati stroške, podobno kot pri drugih različicah obratov.

Razmere v Rusiji

Razvoj vesoljske industrije v državi temelji na naslednjih načelih

1. Oskrba z energijo je družbeno-politično vprašanje planetarnega obsega.
2. Okoljska varnost je zasluga kompetentnih vesoljskih raziskav. Treba je uvesti tarife za "zeleno" energijo. Pri tem je treba nujno upoštevati družbeni pomen njegovega nosilca.
3. nadaljnja podpora programom za razvoj inovativnih metod pridobivanja energije.
4. Delež električne energije, proizvedene v jedrskih elektrarnah, je treba optimizirati.
5. Iskanje pravega ravnovesja med energijo s poudarkom na zemeljski in vesoljski energiji.
6. Uporaba vesoljskih letal za proizvodnjo in prenos energije.

Vesoljska energija v Rusiji je povezana s programom Zveznega državnega enotnega podjetja Khrunichev, raziskovalnega in proizvodnega združenja, ki ga vodi profesor M. V. Lomonosov. Lavočkinov satelit. Koncept temelji na uporabi sončnih kolektorjev in oddajnih anten. Osnovne tehnologije - avtonomni sateliti, ki se z Zemlje upravljajo s pilotskim impulzom.

Za anteno se uporablja spekter UHF s kratkimi, celo milimetrskimi valovnimi dolžinami. To bi omogočilo oddajanje ozkih žarkov v vesolje. Potrebni bodo generatorji in ojačevalniki skromnih parametrov. Potem bi potrebovali tudi bistveno manjše antene.

Pobuda TsNIImash

Leta 2013 je ta organizacija (ki je tudi ključna raziskovalna enota družbe Roscosmos) predlagala gradnjo domačih vesoljskih sončnih elektrarn. Njihova predvidena moč je bila od 1 do 10 GW. Energija bi se na Zemljo prenašala brezžično. Za razliko od ZDA in Japonske so ruski znanstveniki v ta namen nameravali uporabiti laser.

Jedrska politika

Lokacija sončnih baterij v vesolju prinaša nekatere prednosti. Vendar je pomembno, da ohranite potrebno orientacijo. Tehnologija ne sme ostati v senci. Zato so številni strokovnjaki skeptični do lunarnega programa.

Danes velja za najučinkovitejšo metodo "vesoljska jedrska energija - sončna vesoljska energija". V vesolju je nameščen močan jedrski reaktor ali generator.

Prva različica ima ogromno maso in zahteva skrben nadzor in vzdrževanje. Teoretično bo lahko v vesolju samostojno deloval največ eno leto. To je prekratek časovni okvir za vesoljske programe.

Drugi ima solidno učinkovitost. Toda v pogojih prostora je težko spreminjati njegovo moč. Danes ameriški znanstveniki iz agencije NASA razvijajo izboljšan model takšnega generatorja. V tej smeri aktivno delujejo tudi domači strokovnjaki.

Pogosti motivi za razvoj vesoljske energije

Ti so lahko notranji ali zunanji. V prvo kategorijo spadajo:

1. Izrazito povečanje svetovnega prebivalstva. Po nekaterih napovedih bo imela Zemlja do konca 21. stoletja več kot 15 milijard prebivalcev.
2. Stalno naraščajoča poraba energije.
3. Uporaba klasičnih metod pridobivanja energije postaja nepomembna. Temeljijo na nafti in plinu.
4. Negativen vpliv na podnebje in ozračje.

Druga kategorija vključuje:

1. Občasno padanje velikih kosov meteoritov in kometov na planet. Statistični podatki kažejo, da se to zgodi enkrat na stoletje.
2. Spremembe magnetnih polov. Čeprav je periodičnost enkrat na 2000 let, obstaja nevarnost, da se severni in južni pol zamenjata. Nato planet za nekaj časa izgubi svoje magnetno polje. To bi lahko povzročilo hude poškodbe zaradi sevanja, vendar bi dobro razvit vesoljski energetski sektor lahko zagotovil zaščito pred takšnimi katastrofami.