Адамзат экологиялык жактан таза энергияга муктаж, анткени энергияны өндүрүүнүн заманбап ыкмалары айлана-чөйрөнү олуттуу түрдө булгайт. Адистер туюктан чыгуунун жолун инновациялык ыкмалардан көрүшүүдө. Алар космостук энергияны колдонуу менен байланышкан.
Баштапкы идеялар
Окуя 1968-жылы башталган. Андан кийин Питер Глейзер массалык спутник технологиясы идеясын көрсөттү. Аларга күн коллектору орнотулган. Анын көлөмү 1 чарчы чакырымды түзөт. Жабдуулар экватордук зонадан 36 000 км бийиктикте жайгашышы керек болчу. Максаты - күн энергиясын чогултуу жана электромагниттик тилкеге, микротолкундуу агымга айландыруу. Ошентип, пайдалуу энергия чоң жер үстүндөгү антенналарга берилиши керек.
1970-жылы АКШнын Энергетика министрлиги НАСА менен биргеликте Глазер долбоорун изилдеген. Бул Күн энергиясы спутниги (SPS аббревиатурасы).
Үч жылдан кийин окумуштууга сунушталган техникага патент берилген. Идея ишке ашса, сонун натыйжаларды алып келет. Бирок бар болчуар кандай эсептөөлөр жүргүзүлүп, пландаштырылган спутник 5000 МВт энергияны иштеп чыгара тургандыгы, ал эми Жер үч эсе азыраак жете тургандыгы белгилүү болду. Бул долбоордун болжолдуу чыгымдарын да аныктадык – 1 триллион доллар. Бул өкмөттү программаны жабууга аргасыз кылды.
90s
Келечекте спутниктерди кыйла жупуну бийиктикте жайгаштыруу пландаштырылган. Бул үчүн алар жердин төмөн орбиталарын колдонууга туура келген. Бул концепция 1990-жылы борбордун изилдөөчүлөрү тарабынан иштелип чыккан. М. В. Келдыш.
Алардын планы боюнча 21-кылымдын 20-30-жылдарында 10-30 атайын станция куруу керек. Алардын ар бири 10 энергетикалык модулдарды камтыйт. Бардык станциялардын жалпы параметри 1,5 - 4,5 ГВт түзөт. Жерде индикатор 0,75тен 2,25 ГВт чейинки маанилерге жетет.
Ал эми 2100-жылга чейин станциялардын саны 800гө чейин көбөйөт. Жерде алынган энергиянын деңгээли 960 ГВт болот. Бирок бүгүнкү күндө бул концепциянын негизинде долбоор иштелип чыкканы тууралуу маалымат жок.
NASA жана Япония аракеттери
1994-жылы атайын эксперимент жүргүзүлгөн. Аны АКШнын аскер-аба күчтөрү өткөрдү. Алар жердин төмөнкү орбитасына алдыңкы фотоэлектрдик спутниктерди жайгаштырышты. Бул максатта ракеталар колдонулган.
1995-жылдан 1997-жылга чейин НАСА космостук энергияны кылдат изилдөө жүргүзгөн. Анын концепциялары жана технологиялык өзгөчөлүктөрү талданган.
1998-жылы Япония бул аймакка кийлигишкен. Анын космостук агенттиги космостук электр системасын куруу программасын ишке киргизди.
1999-жылы НАСА ушундай эле программаны ишке киргизүү менен жооп берген. 2000-жылы бул уюмдун өкүлү Жон Маккинс АКШ Конгрессинин алдында сөз сүйлөп, пландаштырылган иштеп чыгуулар эбегейсиз чыгымдарды жана жогорку технологиялык жабдууларды, ошондой эле он жылдан ашык убакытты талап кылат деп билдирген.
2001-жылы жапондор изилдөөлөрдү активдештирүү жана 10 кВт жана 1 МВт параметрлери бар сыноо спутнигин учуруу планын жарыялаган.
2009-жылы алардын космостук изилдөө агенттиги орбитага атайын спутник жөнөтүү ниетин билдирген. Ал микротолкундар аркылуу Жерге күн энергиясын жөнөтөт. Анын алгачкы прототиби 2030-жылы ишке киргизилиши керек.
Ошондой эле 2009-жылы эки уюм - Solaren жана PG&E ортосунда маанилүү келишимге кол коюлган. Ага ылайык, биринчи компания космосто энергия өндүрөт. Ал эми экинчиси сатып алат. Мындай энергиянын кубаттуулугу 200 МВт болот. Бул аны менен 250 миң турак жайды камсыз кылууга жетет. Айрым маалыматтарга караганда, долбоор 2016-жылы ишке ашырыла баштаган.
2010-жылы «Шимизу» концерни Айда масштабдуу станция куруу мүмкүндүгү тууралуу материалды жарыялаган. Күн батареялары көп санда колдонулат. Алардан 11 000 жана 400 км (тиешелүүлүгүнө жараша узундугу жана туурасы) параметрлерге ээ болгон кур курулат.
2011-жылы бир нече ири жапон компаниялары глобалдык биргелешкен долбоорду ойлоп табышты. Ал күн батареялары орнотулган 40 спутникти колдонууну камтыган. Электромагниттик толкундар Жерге энергия өткөрүүчү болуп калат. Күзгү аларды алатдиаметри 3 км. Ал океандын чөлдүү зонасында топтолот. Долбоор 2012-жылы ишке кириши керек болчу. Бирок техникалык себептерден улам мындай болгон жок.
Практикадагы көйгөйлөр
Космостук энергетиканы өнүктүрүү адамзатты катаклизмдерден сактап кала алат. Бирок долбоорлорду иш жүзүндө ишке ашырууда көптөгөн кыйынчылыктар бар.
Пландалгандай, спутниктердин тармагынын космосто жайгашуусу төмөнкүдөй артыкчылыктарга ээ:
- Күнгө дайыма тийүү, башкача айтканда үзгүлтүксүз аракет.
- Аба ырайынан жана планетанын огунун абалынан толук көз карандысыздык.
- Конструкциялардын массасы жана алардын коррозиясында эч кандай дилеммалар жок.
Пландарды ишке ашыруу төмөнкү көйгөйлөр менен татаалдашат:
- Антеннанын эбегейсиз чоң параметрлери - планетанын бетине энергия берүүчү. Ошентип, мисалы, 2,25 ГГц жыштыгына ээ болгон микротолкундар менен болжолдонгон берүү үчүн, мындай антеннанын диаметри 1 км болот. Ал эми Жердеги энергия агымын кабыл алуучу зонанын диаметри кеминде 10 км болушу керек.
- Жерге көчкөндө энергия жоготуу болжол менен 50%.
- Чоң чыгымдар. Бир өлкө үчүн бул өтө олуттуу суммалар (бир нече ондогон миллиард доллар).
Бул космостук энергиянын жакшы жана жаман жактары. Жетекчи органдар андагы кемчиликтерди жоюу жана азайтуу менен алек. Мисалы, америкалык иштеп чыгуучулар SpaceXs Falcon 9 ракеталарынын жардамы менен финансылык дилеммаларды чечүүгө аракет кылып жатышат. Бул аппараттар пландаштырылган программаны ишке ашырууга кеткен чыгымдарды (атап айтканда, SBSP спутниктерин учуруу) бир топ кыскартат.
Ай программасы
Дэвид Крисвеллдин концепциясына ылайык, Айды керектүү жабдууларды жайгаштыруу үчүн негиз катары колдонуу зарыл.
Бул дилемманы чечүү үчүн оптималдуу жер. Анын үстүнө Айда болбосо, космостук энергетиканы кайдан өнүктүрүүгө болот? Бул атмосфера жана аба ырайы жок аймак. Бул жерде электр энергиясын өндүрүү үзгүлтүксүз натыйжалуу улана берет.
Мындан тышкары, батарейкалардын көптөгөн компоненттерин топурак сыяктуу ай материалдарынан курууга болот. Бул башка станциялардын вариацияларына окшошуп, чыгымдарды кыйла азайтат.
Россиядагы кырдаал
Өлкөнүн космостук энергетикасы төмөнкү принциптердин негизинде өнүгүүдө:
- Энергия менен камсыздоо - бул планеталык масштабдагы социалдык жана саясий көйгөй.
- Экологиялык коопсуздук – бул космосту компетенттүү изилдөөнүн артыкчылыгы. Жашыл энергия тарифтери колдонулушу керек. Бул жерде анын алып жүрүүчүсүнүн социалдык мааниси сөзсүз түрдө эске алынат.
- Инновациялык энергетикалык программалар үчүн үзгүлтүксүз колдоо.
- Атомдук электр станциялары өндүргөн электр энергиясынын пайызын оптималдаштыруу керек.
- Энергиянын жер жана космос концентрациясы менен оптималдуу катышын аныктоо.
- Билим берүү жана энергияны өткөрүү үчүн космостук авиацияны колдонуу.
Россиядагы космостук энергетика НПО Федералдык мамлекеттик унитардык ишканасынын программасы менен өз ара аракеттенет. Лавочкин. Идея күн коллекторлорун жана радиациялык антенналарды колдонууга негизделген. Негизги технологиялар - Жерден башкарылуучу автономдуу спутниктерпилоттук пульс жардам.
Антенна үчүн кыска, жуп миллиметрдик толкундары бар микротолкундуу спектр колдонулат. Мындан улам космос мейкиндигинде тар нурлар пайда болот. Бул генераторлор жана жөнөкөй параметрлери күчөткүчтөрдү талап кылат. Анда бир топ кичине антенналар керек болот.
ЦНИИМаштын демилгеси
2013-жылы бул уюм (бул Роскосмостун негизги илимий бөлүмү да) ата мекендик космостук күн электр станцияларын курууну сунуштаган. Алардын болжолдонгон кубаттуулугу 1-10 ГВт чегинде болгон. Энергия Жерге зымсыз түрдө берилиши керек. Бул максатта АКШ менен Япониядан айырмаланып, орус окумуштуулары лазерди колдонууну көздөшкөн.
Ядролук саясат
Күн батареяларынын космосто жайгашуусу белгилүү бир артыкчылыктарды билдирет. Бирок бул жерде зарыл болгон багытты так сактоо маанилүү. Техника көмүскөдө болбошу керек. Буга байланыштуу бир катар эксперттер Айдын программасынан күмөн санашат.
Ал эми бүгүнкү күндө эң эффективдүү ыкма "Космостук өзөктүк энергия - күн космостук энергия" деп эсептелет. Ал космоско кубаттуу ядролук реакторду же генераторду жайгаштырууну камтыйт.
Биринчи вариант чоң массага ээ жана кылдат мониторингди жана тейлөөнү талап кылат. Теориялык жактан ал космосто бир жылдан ашык эмес автономдуу иштей алат. Бул космостук программалар үчүн өтө кыска убакыт.
Экинчиси катуу эффективдүүлүккө ээ. Бирок космостук шарттарда аны өзгөртүү кыйынанын күчү. Бүгүнкү күндө НАСАнын америкалык окумуштуулары мындай генератордун жакшыртылган моделин иштеп чыгууда. Бул багытта ата мекендик адистер да жигердүү иштеп жатышат.
Космостук энергетиканы өнүктүрүүнүн жалпы мотивдери
Алар ички жана тышкы болушу мүмкүн. Биринчи категорияга төмөнкүлөр кирет:
- Дүйнө калкынын кескин өсүшү. Кээ бир божомолдор боюнча, 21-кылымдын акырына карата Жердин тургундарынын саны 15 миллиард адамдан ашат.
- Энергия керектөө өсүүдө.
- Энергияны иштеп чыгуунун классикалык ыкмаларын колдонуу актуалдуу болбой баратат. Алар мунай менен газга негизделген.
- Климат менен атмосферага терс таасири.
Экинчи категорияга төмөнкүлөр кирет:
- Метеориттердин жана кометалардын чоң бөлүгүнүн планетасына мезгил-мезгили менен түшөт. Статистикага ылайык, бул кылымда бир жолу болот.
- Магниттик уюлдардагы өзгөрүүлөр. Бул жерде жыштык 2000 жылда бир жолу болсо да, түндүк жана түштүк уюлдар орун алмашып калуу коркунучу бар. Анан бир канча убакытка планета өзүнүн магнит талаасын жоготот. Бул радиациянын олуттуу зыянына алып келет, бирок жакшы түзүлгөн космостук энергия мындай кырсыктардан коргонуу болуп калышы мүмкүн.
