Energia słoneczna, również produkowany bezpośrednio z kosmosu. Jest to w ogóle możliwe?

Ponad siedemdziesiąt lat temu, w 1941 roku, Isaac Asimov napisał opowiadanie, w którym energię słońca przekazywane przez promienie mikrofalowe na sąsiednie planety za pomocą stacji kosmicznej. Minęły lata, a dziś naukowcy próbują zrealizować tę fantastykę naukową w rzeczywistości na Ziemi. Koncepcja wykorzystania energii słonecznej otrzymywanej z kosmosu, lub bezpośrednio w kosmosie są rozwijane od połowy 20 wieku. Wiele projektów czeka na skrzydłach.

energia Słoneczna to

Za Pomocą energii słonecznej w kosmosie (SBSP), możemy rozwiązać nasze problemy z energią i emisjami gazów cieplarnianych z minimalnym wpływem na środowisko. Profesor Sergio Pellegrino z Калтеха niedawno oświadczył, że masywne produkcja energii systemu SBSP i fakt, że nasze słońce będzie działać jeszcze 10 miliardów lat, pozwalają nam przypuszczać, że źródło energii u nas nie zabraknie jeszcze przez długi czas.

Jeden z najbardziej rozległych badań NASA cały czas, Satellite Power System Concept Development and Evaluation Program, poświęcone było w szczególności SBSP i obyło się ponad 50 milionów dolarów, i było prowadzone z 1976 i 1980 roku. Inne fundamentalne badanie, finansowany NASA, dla oceny i zrozumienia wykonalności SBSP, nazywa się Space Solar Power Exploratory Research and Technology. Badanie obejmowało ogromną ilość stałych naukowych badań, ale w ogóle wniosek był taki:

"na dużą skalę SSP — to bardzo skomplikowana zintegrowany system systemów, która wymaga wielu znaczących przełomów w nowoczesnych technologiach i możliwościach. Opracowany technologiczna mapa, która określa potencjalne drodze do osiągnięcia wszystkich niezbędnych przełomów — choć i w ciągu kilku dekad". — John C. Mankins, 7 września 2000 roku.

Jasne, że nic nie rozumiem. Głębiej zanurzyć się w podstawy tej wykładniczej technologii i jej wykonalności.

Co to jest energia słoneczna, otrzymywana z kosmosu?

Energia Słoneczna, również produkowany w kosmosie, to koncepcja przechwytywania energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej i wysłać go bezpośrednio na Ziemi lub inne najbliższe planety.

Krótko mówiąc, możemy umieścić jakiś mechanizm w przestrzeń kosmiczną, aby niemal nieprzerwanie przechwytuje energię Słońca i przekazywać tę energię na Ziemię. To może odbywać się w dzień lub w nocy, w deszczu lub przy bezchmurnym niebie. Jak tylko otrzymujemy energię na Ziemi na ректенну (specjalna antena do odbioru energii), możemy łatwo rozprowadzić ją za pomocą naszych tradycyjnych metod. Wszystko jest bardzo proste.

Istnieje wiele pomysłów związanych z konfiguracją i architekturą mechanizmu SBSP, które możemy użyć. Miejsce noclegów systemu, architektura satelitów, gromadzenie energii i przesył energii — to główne duże elementy, na które należy zwrócić uwagę przy zrozumieniu różnych systemów SBSP. Biorąc pod uwagę ilość dostępnych koncepcji, omówimy tylko niektóre z najbardziej znanych opcji.

Gdzie umieścić system produkcji energii słonecznej?

Геосинхронная, ona геостационарная, (GUS) orbita, średnia околоземная (KGO) i małe околоземная orbita (LEO) — oto opcje do rozpatrzenia. Najbardziej obiecujące jest GUS z powodu uproszczonej geometrii i wyrównania anteny w stosunku do ректенне, skalowalności i prawie ciągłej transmisji energii. Główny problem GUS — duża ilość promieniowania. Ogólne kosmiczne zagrożenia, takie jak mikrometeor lub rozbłysków słonecznych, również stanowią zagrożenie.

Szczegółowa architektura

Utwórz księżycowe fabryki z dużą ilością przewozów lub opracowania asteroidy do montażu lub do samodzielnego montażu satelitów SBSP — w każdym razie, tworzenie autonomicznych kosmicznych fabryk będzie trudne zadanie. Każdy budynek w kosmosie wymaga wykorzystania lokalnych i darmowych materiałów (księżycowych), przy tym nakłada pewne ograniczenia na złożoność konstrukcji, w porównaniu z tymi, które można zbudować na Ziemi.

Jedna ciekawa instalacja, którą my teraz budujemy na Ziemi, to modułowa bateria słoneczna rozwoju Калтеха i Northrop Grumann. Spójrz na wideo poniżej.

Inna ciekawa koncepcja od prywatnej firmy Solaren. W przyszłości planuje przeprowadzić eksperyment z budową elektrowni słonecznej SBSP o mocy 250 Mw na geostacjonarnych orbitach. W 2009 roku Solaren zawarła umowę z największą energetycznej przez firmę Kalifornii PG&E na zapewnienie jej kosmiczną energią słoneczną.

Nawet NASA z koncepcją dowolnie duży phased array (opracowanej w 2012 roku) zwrócił na siebie uwagę niedawny od Johna S. Манкинса, jednego z czołowych ekspertów SBSP na świecie.

Jak zbierać energię słońca w kosmosie?

Dwie podstawowe koncepcje związane z gromadzeniem energii, to korzystanie z elementów fotowoltaicznych (baterii słonecznych) lub ciepła słonecznego. Można łapać ciepło słoneczne (a więc i energii), przy użyciu lusterka stężenia światła i ogrzewania cieczy. Par, z kolei, będzie obracać turbinę i wytwarzać prąd. Koncepcja ta ma pewną wagową zaletą w porównaniu z paneli słonecznych, ponieważ zmniejsza ogólną masę na wat. Jednak w większości koncepcji załóżmy, że сверлегкие i ogniwa fotowoltaiczne o wysokiej sprawności.

Jak przekazywać energię słońca z kosmosu?

Kuchenka transmisja energii — typowywybór w konstrukcjach SBSP z powodu ogólnej wydajności, ale korzystanie z transmisji energii w światło laseru — jeszcze jedna ciekawa opcja z powodu zmniejszonej wagi i kosztów. Jednak na myśl o potężnym promieniem laserowym zachodzi obawa, że można go przekształcić na bronie kosmiczne (promień śmierci). Jednak protokoły bezpieczeństwa mogłyby z łatwością usunąć to zagrożenie. Projekty można tworzyć z uwzględnieniem wszystkich wymagań bezpieczne poziomy kuchenką energii. Nie będzie żadnego zagrożenia dla mieszkańców miast i istot żywych na drodze promieni słonecznych do ziemi. Proste sprzężenie zwrotne między anteną i ректенной pozwoliłaby wyłączyć bieg, gdy ona przechyli się od kursu.

Teraz, kiedy lepiej zrozumieli, co to jest SBSP, pozwala zanurzyć się w jej największe ograniczenia.

Cena instalacji przesyłania energii kosmicznej

Może się wydawać, że wszystko jest w porządku i słońce będzie miliardy lat zapewniać nas darmowej energii. Jednak zawsze jest jakiś haczyk. Możemy już zauważyć szereg problemów bezpieczeństwa, ale najważniejsze przeszkody związane z kosztami wysłania wszystkich materiałów niezbędnych do SBSP. Aktualne szacunki wydatków na wysyłanie około 1 kg ładowności w kosmos wahają się od 9000 do 43 000 dolarów w zależności od używanej rakiety i statku kosmicznego.

Jeśli spojrzymy tylko na wysyłanie paneli słonecznych, dolna granica widma wydatków na uruchomienie сверхлегкой systemu SBSP o mocy 4 Mw wynosi 4000 ton. Ale najprawdopodobniej SBSP będzie w zakresie 80000 ton.

Niska ocena: 4000 ton metrycznych x 9000 dolarów za kilogram = 36 000 000 000 dolarów

High score: 80 000 ton metrycznych x 43 000 dolarów za kilogram = 3 440 000 000 000 dolarów

Mimo, że te cyfry są bardzo przybliżone, wciąż otrzymujemy przybliżony koszt od 36 miliardów dolarów do 3,4 biliona dolarów. Korzystanie z fabryki na Księżycu lub asteroidzie nagle wydaje się najtańszy.

Wyniki badania NASA pokazują, że kosmiczna energia słoneczna jest "ekonomicznie opłacalne", jeśli początkowe koszty będą wahać się w granicach 100-200 dolarów za kilogram. Choć ceny wciąż spadają, w tym dzięki kilka statku rakiet SpaceX, jest jeszcze wiele do zrobienia. Jednak ta tendencja będzie postępować zgodnie z prawem przyśpieszającej odrzut Ray kurzweil s, i ceny na starty będą nadal spadać z miliardów, milionów do kilkuset dolarów.

Nie Trzeba dodawać, że problemem nie jest technologia, a w jej kosztów.

Przyszłość energii słonecznej

Zdolność SBSP zapewnić czystą i bezpieczną energię elektryczną dla planety przez całą dobę taniej innego źródła — absolutnie realne. Ale potrzebował dekady inwestycji, montażu, testowania i skutecznego wdrażania, zanim system zacznie płacić za swoje początkowe koszty.

A jednak najważniejszym elementem promocji SBSP jak rzeczywistego źródła energii jest odpowiedni klimat polityczny.

po Co nam energia słońca?

Jeśli nie brać pod uwagę politykę, po otrzymaniu SBSP (lub fuzję jądrową) w następnej dekadzie, możemy zrealizować takie naukowe koncepcje:

• Kosmiczne windy i kosmiczne wieże
• Orbitalne pierścienie — za pomocą kosmiczne windy, utworzyć pierścień wokół Ziemi zamiast stacji kosmicznej do taniego przemieszczania ładunków i przestrzeni kosmicznej
• Sfery Dysona — gigantyczne powłoki obejmujące całą gwiazdę i pochłaniające cały jej wyjście energii
• Матрешечные mózg — ptyś sfery Dysona do przemiany gwiazd w ogromne komputery z wykorzystaniem energii wytwarzanej wszystkimi gwiazdami
• Światy-pierścienie — sztuczne planety, które także używają całą gwiazdę

Opcji jest wiele. Pozostało tylko wymyślić i opracować. Poproś swoje? Zacznij w naszej