16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/424/5139526.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 20 (424) октябрь 2021 года

Звездные войны: битва за космическую энергию

Пока энергетики продолжают искать на Земле новые способы получения тепла и света, ученые Китая и России строят космические электростанции. Хотим мы или нет, но в земной гонке озеленения отрасли мы отстаем от стран ЕС и Северной Америки, зато соревнования за получение солнечных гигаватт только начинаются!

Безумная теория

На протяжении трех десятилетий ученые США и СССР боролись за право считаться «космической державой». На первый взгляд бессмысленное это идеологическое противостояние расширило пределы возможности науки. Космос стал площадкой для технологических испытаний, новым направлением коммерческих рейсов скучающих миллиардеров и отечественных деятелей кино. Раз это стало возможным, почему бы не проверить на практике теории фантастов, особенно когда они уже были подтверждены учеными? Так среди множества научных сенсаций прошлого вновь возродилась идея проектирования космических электростанций.

Впервые о передаче солнечного излучения через микроволновые лучи задумался писатель Айзек Азимов. Космические аппараты, приемники, антенны для улавливания сигнала. Таким фантаст видел добычу ресурса в будущем и, надо признать, не ошибся. Дальше — больше.

Предложенная американским инженером Питером Глейзером в 1970-х годах технология снискала славу мировой сенсации. Заключалась она в следующем: разместить на геостационарной орбите электростанции, а выработанную энергию с помощью СВЧ-лучей передавать 24 часа в сутки на Землю. По мнению ученого, технология навсегда бы решила глобальные проблемы человечества, открыв доступ к чистому и безграничному ресурсу. Интенсивность улавливания солнечного света была бы в десятки раз выше, чем на Земле, но главное — независимость. Страны могли бы избавиться от необходимости ежегодно закупать дорогостоящие газ, нефть. Вот только панацеей идея Глейзера не стала. Просчитав затраты на строительство электростанций, США, а следом и СССР отказались от реализации проекта.

Даже по сегодняшним меркам, теория ученого кажется слишком безумной. Так, он предлагал построить на расстоянии 36 км от Земли солнечные платформы, площадью в несколько тысяч квадратных метров. Во избежание поломок конструкции модули проще собирать в космосе. Доставлять тонны дорогостоящего материала должны специальные ракеты. По скромным подсчетам ученого, нескольких сотен экспедиций было бы вполне достаточно для строительства космической станции. Невероятно. Но прошло несколько десятилетий, и на разработки американца посмотрели с более практичной стороны. Плюсов оказалось больше минусов. Да, при передаче заряда будут потери — порядка 40–50%, но даже оставшаяся мощность в восемь раз превышает ту, что генерируют станции на Земле. Всего одна миллионная часть солнечного тепла доходит до внешних слоев атмосферы, а значит, потенциал у космических аппаратов безграничный. Кроме того, даже в ясную погоду фотоэлектрические модули теряют минимум 35% энергии — столько поглощает атмосфера Земли.


Главное — удешевить

Практичность теории Глейзера неоднократно доказывалась учеными во всем мире. Поэтому для научного сообщества она стала основой представления о получении энергии космоса, оставалось одно — придумать способ ее удешевить. Так началась земная гонка за космические ресурсы. США предлагали использовать преобразователь лазерного излучения, Япония искала новые способы транспортировки и сборки фотоэлектрических панелей. Сотни миллионов долларов, десятилетия испытаний, но оба проекта так и не оправдали ожидания инвесторов. Сейчас в неофициальной космической гонке осталось два лидера — Россия и Китай. У первого — больше «дешевых» технологий, у второго — финансовой поддержки.


РФ vs КНР

За десятилетия существования идеи получения энергии из космоса отечественные ученые не раз доказывали: технология может быть выгодной. Они меняли расстояние между станциями и приемной антенной, предлагали использовать автономные спутники, управляемые по пилотному сигналу с Земли, разрабатывали миниатюрные генераторы и усилители, рассматривали передачу энергии при помощи радиоволн. Но все оказывалось слишком «дорого».

Сейчас равным интересом у инвесторов пользуются две отечественные технологии и обе запатентованы. Первая — размещение электростанций на относительно низкой геосинхронной орбите. Сокращение расстояния между местом приема сверхчастотного сигнала и космическим аппаратом до 250-500 км значительно удешевляет проект. Как объясняют разработчики, двигаясь по орбите, станция сохраняет солнечное излучение в специальных накопителях. Когда установка достигает «рабочей зоны», энергия при помощи СВЧ-излучения спускается по СВЧ-лучу на приемную антенну. Процесс передачи занимает не более 10 минут. Следом она преобразуется и распределяется по потребителям. В среднем станция генерирует 1 МВт мощности, но при дополнительном финансировании этот показатель можно многократно увеличить. Вторая — снижение массы преобразователя для систем электропитания на 20–25%. Оптимизация веса позволяет увеличить полезную нагрузку на летательные аппараты. Установка преобразователя упростит добычу энергии, а значит, уверены ученые, позволит удерживать заряд и транслировать его на приемные антенны. Но, как и в первом случае, проекту не хватает финансирования. Ждать десятилетиями прибыль в нашей стране не готовы.




В КНР все проще. Собрав лучшие мировые практики по проектированию станций, они разработали солнечную панель мегаваттного класса. Примечательно, что до реализации проекта его создатели Лун Лэхао и Ци Фажэнь пытались продать технологию Японии и США, но поддержки они тогда не получили. В 2019 году Китай одобрил испытания беспроводной передачи заряда на расстояние. Уже в следующем году азиатские ученые получат первые кВт, а к 2030 году — МВт энергии.

Суть проекта все та же: строительство на орбите станции и дальнейшая передача накопленного излучения на антенны Земли. Но, в отличие от теории Глейзера, изобретателям удалось невозможное: они экономически оправдали реализацию проекта. Пока неизвестно, сколько заработает КНР на новом виде энергии, точно одно: в ближайшие тридцать лет страна будет инвестировать в космос огромные суммы. Именно столько лет потребуется ученым, чтобы построить солнечный парк площадью 1 км². Трудно представить, насколько безграничным может стать доступ к энергии, сколько дополнительных ГВт мощности получит Земля, ведь поглощать свет и тепло панели будут вне зависимости от времени суток и погодных условий.

В ближайшие месяцы в Поднебесной завершится строительство сверхтяжелой ракеты-носителя «Чанчжэн-9», которая будет доставлять конструкции для сборки на орбиту. До 2050 года экипаж корабля совершит более ста рейсов в космос и доставит порядка 10 тыс. тонн материалов. Примечательно, что и расстояние азиаты выбрали то же, что у Глейзера, — порядка 35-36 тыс. км от Земли. Ученые доказали, что это единственная оптимальная высота. На таком расстоянии скорость движения электростанции совпадет с вращением Земли, при этом она не будет отклоняться от выбранной точки. Кстати, именно на такой высоте дрейфует большинство спутников связи.

Что ж, ждать запуска первых модулей осталось совсем недолго. Тогда и будет понятно, насколько авантюрный проект затеяли ученые Поднебесной. А пока выходит, что, вступив в космическую гонку, Россия охотно ее проигрывает. Не готовы в нашей стране развивать научные и инженерные решения ради затратного, зато сверхвыгодного способа получения энергии.

Солнечная электростанция,

Звездные войны: битва за космическую энергиюКод PHP" data-description="Пока энергетики продолжают искать на Земле новые способы получения тепла и света, ученые Китая и России строят космические электростанции. Хотим мы или нет, но в земной гонке озеленения отрасли мы отстаем от стран ЕС и Северной Америки, зато соревнования за получение солнечных гигаватт только начинаются!" data-url="https://www.eprussia.ru/epr/424/5139526.htm"" data-image="https://www.eprussia.ru/upload/iblock/654/eo1.jpg" >

Отправить на Email


Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.