Ang sangkatauhan ay nangangailangan ng malinis na kristal na enerhiya sa kapaligiran, dahil ang mga modernong pamamaraan ng pagbuo ng enerhiya ay seryosong nagpaparumi sa kapaligiran. Nakikita ng mga eksperto ang isang paraan upang maalis ang gulo sa mga makabagong pamamaraan. Nauugnay ang mga ito sa paggamit ng space energy.
Mga paunang ideya
Nagsimula ang kuwento noong 1968. Pagkatapos ay ipinakita ni Peter Glazer ang ideya ng napakalaking teknolohiya ng satellite. Isang solar collector ang naka-mount sa kanila. Ang laki nito ay 1 square miles. Ang kagamitan ay dapat na matatagpuan sa isang altitude na 36,000 km sa itaas ng equator zone. Ang layunin ay upang mangolekta at baguhin ang solar energy sa isang electromagnetic band, isang microwave stream. Sa ganitong paraan, dapat na maipadala ang kapaki-pakinabang na enerhiya sa malalaking terrestrial antenna.
Noong 1970, pinag-aralan ng US Department of Energy, kasama ang NASA, ang proyekto ng Glaser. Ito ang Solar Power Satellite (abbreviation SPS).
Pagkalipas ng tatlong taon, nabigyan ang scientist ng patent para sa iminungkahing pamamaraan. Ang ideya, kung ipatupad, ay magdadala ng mga natitirang resulta. Ngunit mayrooniba't ibang mga kalkulasyon ang isinagawa, at lumabas na ang nakaplanong satellite ay bubuo ng 5000 MW ng enerhiya, at ang Earth ay aabot ng tatlong beses na mas mababa. Natukoy din namin ang mga tinantyang gastos para sa proyektong ito - $ 1 trilyon. Pinilit nito ang pamahalaan na isara ang programa.
90s
Sa hinaharap, ang mga satellite ay binalak na matatagpuan sa mas katamtamang taas. Upang gawin ito, kailangan nilang gumamit ng mababang mga orbit sa lupa. Ang konseptong ito ay binuo noong 1990 ng mga mananaliksik mula sa Center. M. V. Keldysh.
Ayon sa kanilang plano, 10-30 espesyal na istasyon ang dapat itayo sa 20-30s ng 21st century. Ang bawat isa sa kanila ay magsasama ng 10 mga module ng enerhiya. Ang kabuuang parameter ng lahat ng istasyon ay magiging 1.5 - 4.5 GW. Sa Earth, aabot ang indicator sa mga value mula 0.75 hanggang 2.25 GW.
At pagsapit ng 2100 ang bilang ng mga istasyon ay tataas sa 800. Ang antas ng enerhiya na matatanggap sa Earth ay magiging 960 GW. Ngunit ngayon ay walang impormasyon kahit tungkol sa pagbuo ng isang proyekto batay sa konseptong ito.
NASA at Japan actions
Noong 1994, isang espesyal na eksperimento ang isinagawa. Ito ay pinangunahan ng US Air Force. Naglagay sila ng mga advanced na photovoltaic satellite sa mababang orbit ng lupa. Ginamit ang mga rocket para sa layuning ito.
Mula 1995 hanggang 1997, nagsagawa ang NASA ng masusing pag-aaral ng enerhiya sa kalawakan. Sinuri ang mga konsepto at teknolohikal na detalye nito.
Noong 1998, namagitan ang Japan sa lugar na ito. Ang kanyang space agency ay naglunsad ng isang programa para bumuo ng isang space electrical system.
Noong 1999, tumugon ang NASA sa pamamagitan ng paglulunsad ng katulad na programa. Noong 2000, isang kinatawan ng organisasyong ito, si John McKins, ang nagsalita sa harap ng US Congress na may pahayag na ang mga nakaplanong development ay nangangailangan ng malalaking gastusin at high-tech na kagamitan, gayundin ng higit sa isang dekada.
Noong 2001, inihayag ng mga Hapones ang isang plano na paigtingin ang pananaliksik at maglunsad ng isang pagsubok na satellite na may mga parameter na 10 kW at 1 MW.
Noong 2009, inihayag ng kanilang ahensya sa paggalugad sa kalawakan ang kanilang intensyon na magpadala ng isang espesyal na satellite sa orbit. Magpapadala ito ng solar energy sa Earth gamit ang mga microwave. Dapat ilunsad ang paunang prototype nito sa 2030.
Gayundin noong 2009, isang mahalagang kasunduan ang nilagdaan sa pagitan ng dalawang organisasyon - Solaren at PG&E. Ayon dito, ang unang kumpanya ay gagawa ng enerhiya sa kalawakan. At ang pangalawa ay bibili nito. Ang kapangyarihan ng naturang enerhiya ay magiging 200 MW. Sapat na ito para makapagbigay ng 250,000 residential building dito. Ayon sa ilang ulat, nagsimulang ipatupad ang proyekto noong 2016.
Noong 2010, ang pag-aalala ng Shimizu ay naglathala ng materyal tungkol sa potensyal na pagtatayo ng isang malakihang istasyon sa buwan. Ang mga solar panel ay gagamitin sa maraming dami. Isang sinturon ang gagawin mula sa kanila, na magkakaroon ng mga parameter na 11,000 at 400 km (haba at lapad, ayon sa pagkakabanggit).
Noong 2011, ilang malalaking kumpanya ng Japan ang nag-isip ng isang pandaigdigang pinagsamang proyekto. Kasama dito ang paggamit ng 40 satellite na may mga naka-mount na solar na baterya. Ang mga electromagnetic wave ay magiging conductor ng enerhiya sa Earth. Dadalhin sila ng salaminmay diameter na 3 km. Ito ay puro sa disyerto na sona ng karagatan. Ang proyekto ay nakatakdang ilunsad noong 2012. Ngunit sa mga teknikal na kadahilanan, hindi ito nangyari.
Mga problema sa pagsasanay
Ang pagbuo ng enerhiya sa kalawakan ay makapagliligtas sa sangkatauhan mula sa mga sakuna. Gayunpaman, ang praktikal na pagpapatupad ng mga proyekto ay may maraming kahirapan.
Tulad ng pinlano, ang lokasyon ng isang network ng mga satellite sa kalawakan ay may mga sumusunod na pakinabang:
- Patuloy na pagkakalantad sa Araw, iyon ay, patuloy na pagkilos.
- Ganap na kalayaan mula sa panahon at posisyon ng axis ng planeta.
- Walang dilemma sa dami ng mga istraktura at kaagnasan ng mga ito.
Ang pagpapatupad ng mga plano ay kumplikado ng mga sumusunod na problema:
- Malaking parameter ng antenna - ang transmiter ng enerhiya sa ibabaw ng planeta. Kaya, halimbawa, para maganap ang nilalayong paghahatid gamit ang mga microwave na may dalas na 2.25 GHz, ang diameter ng naturang antenna ay magiging 1 km. At ang diameter ng zone na tumatanggap ng daloy ng enerhiya sa Earth ay dapat na hindi bababa sa 10 km.
- Ang pagkawala ng enerhiya kapag lumilipat sa Earth ay humigit-kumulang 50%.
- Malalaking gastos. Para sa isang bansa, ang mga ito ay napakalaking halaga (ilang sampu-sampung bilyong dolyar).
Ito ang mga kalamangan at kahinaan ng space energy. Ang mga nangungunang kapangyarihan ay nakikibahagi sa pag-aalis at pagliit ng mga pagkukulang nito. Halimbawa, sinusubukan ng mga developer ng Amerika na lutasin ang mga problema sa pananalapi sa tulong ng mga rocket ng SpaceXs Falcon 9. Ang mga device na ito ay makabuluhang bawasan ang gastos sa pagpapatupad ng nakaplanong programa (sa partikular, paglulunsad ng mga SBSP satellite).
Lunar program
Ayon sa konsepto ni David Criswell, mahalagang gamitin ang Buwan bilang batayan para sa paglalagay ng mga kinakailangang kagamitan.
Ito ang pinakamainam na lugar para lutasin ang dilemma. Bukod, saan posible na bumuo ng enerhiya sa espasyo, kung hindi sa Buwan? Ito ay isang teritoryo na walang kapaligiran at panahon. Ang pagbuo ng kuryente dito ay maaaring magpatuloy nang may solidong kahusayan.
Bukod dito, maraming bahagi ng mga baterya ang maaaring gawin mula sa lunar na materyales, tulad ng lupa. Ito ay makabuluhang binabawasan ang mga gastos sa pamamagitan ng pagkakatulad sa iba pang mga variation ng istasyon.
Ang sitwasyon sa Russia
Ang industriya ng enerhiya sa kalawakan ng bansa ay umuunlad batay sa mga sumusunod na prinsipyo:
- Ang supply ng enerhiya ay isang problemang panlipunan at pampulitika sa planetary scale.
- Ang kaligtasan sa kapaligiran ay ang merito ng karampatang paggalugad sa kalawakan. Dapat ilapat ang mga taripa ng berdeng enerhiya. Dito, kinakailangang isaalang-alang ang panlipunang kahalagahan ng maydala nito.
- Patuloy na suporta para sa mga makabagong programa sa enerhiya.
- Kailangang i-optimize ang porsyento ng kuryenteng nabuo ng mga nuclear power plant.
- Pagkilala sa pinakamainam na ratio ng enerhiya na may konsentrasyon sa lupa at espasyo.
- Aplikasyon ng space aviation para sa edukasyon at paghahatid ng enerhiya.
Space energy sa Russia ay nakikipag-ugnayan sa programa ng Federal State Unitary Enterprise NPO. Lavochkin. Ang ideya ay batay sa paggamit ng mga solar collectors at radiation antenna. Mga pangunahing teknolohiya - mga autonomous na satellite na kinokontrol mula sa Earth satulong sa pilot pulse.
Ang microwave spectrum na may maikli, kahit millimeter wave, ay ginagamit para sa antenna. Dahil dito, lilitaw ang makitid na sinag sa kalawakan. Mangangailangan ito ng mga generator at amplifier ng mga katamtamang parameter. Pagkatapos ay kakailanganin ang mas maliliit na antenna.
Initiative ng TsNIIMash
Noong 2013, iminungkahi ng organisasyong ito (na isa ring pangunahing siyentipikong dibisyon ng Roscosmos) na magtayo ng mga solar power plant sa domestic space. Ang kanilang nilalayon na kapangyarihan ay nasa hanay na 1-10 GW. Ang enerhiya ay dapat na maipadala sa Earth nang wireless. Para sa layuning ito, hindi tulad ng US at Japan, nilayon ng mga Russian scientist na gumamit ng laser.
Patakaran sa nuklear
Ang lokasyon ng mga solar na baterya sa kalawakan ay nagpapahiwatig ng ilang partikular na pakinabang. Ngunit narito mahalaga na mahigpit na obserbahan ang kinakailangang oryentasyon. Ang pamamaraan ay hindi dapat nasa anino. Kaugnay nito, maraming eksperto ang nag-aalinlangan tungkol sa lunar program.
At ngayon ang pinakaepektibong paraan ay itinuturing na "Space nuclear power - solar space power". Kabilang dito ang paglalagay ng malakas na nuclear reactor o generator sa kalawakan.
Ang unang opsyon ay may malaking masa at nangangailangan ng maingat na pagsubaybay at pagpapanatili. Theoretically, ito ay magagawang gumana nang awtonomiya sa espasyo nang hindi hihigit sa isang taon. Ito ay masyadong maikli ang oras para sa mga programa sa kalawakan.
Ang pangalawa ay may solidong kahusayan. Ngunit sa mga kondisyon ng espasyo mahirap mag-ibakapangyarihan nito. Ngayon, ang mga Amerikanong siyentipiko mula sa NASA ay gumagawa ng pinahusay na modelo ng naturang generator. Ang mga domestic specialist ay aktibong nagtatrabaho sa direksyong ito.
Mga pangkalahatang motibo para sa pagbuo ng enerhiya sa espasyo
Maaaring panloob at panlabas ang mga ito. Kasama sa unang kategorya ang:
- Isang matinding pagtaas sa populasyon ng mundo. Ayon sa ilang pagtataya, ang bilang ng mga naninirahan sa Earth sa pagtatapos ng ika-21 siglo ay magiging higit sa 15 bilyong tao.
- Patuloy na tumataas ang pagkonsumo ng enerhiya.
- Ang paggamit ng mga klasikal na pamamaraan ng pagbuo ng enerhiya ay nagiging hindi nauugnay. Nakabatay sila sa langis at gas.
- Negatibong epekto sa klima at kapaligiran.
Kabilang sa pangalawang kategorya ang:
- Periodic falls sa planeta ng malalaking bahagi ng meteorites at comets. Ayon sa istatistika, nangyayari ito minsan sa isang siglo.
- Mga pagbabago sa magnetic pole. Bagama't ang dalas dito ay isang beses kada 2000 taon, may banta na ang north at south pole ay magpalipat-lipat ng lugar. Pagkatapos, sa loob ng ilang panahon mawawalan ng magnetic field ang planeta. Puno ito ng malubhang pinsala sa radiation, ngunit ang mahusay na enerhiya sa kalawakan ay maaaring maging depensa laban sa mga ganitong sakuna.
