Энергия космоса: ближайшее будущее или несбыточная мечта

Космическая энергетика, еще недавно казавшаяся выдумкой прогрессивных ученых, сегодня продолжает оставаться в тени более эффективных конкурентов – солнечной и ветровой энергии. Денег на данное направление выделяется сравнительно мало, что тормозит процесс исследований и опытов. Однако работы продолжают вестись, и полученные результаты позволяют с оптимизмом смотреть в будущее. Тем более что интерес научного сообщества к космическим глубинам неизменно растет, а человечество все дальше забирается в звездную даль, смело отрываясь от Земли с помощью ультрасовременных летательных аппаратов.

Факты о космической энергии: границы современных достижений

Секретные и коллективные достижения ученых разных стран мира уверенно, но неторопливо продвигаются вглубь изучения энергии космоса. Факты, собранные из научных источников, подтверждают некоторые интересные открытия. Однако радоваться пока рано: большинство разработок носят больше расчетно-теоретический, чем практический характер.

• В НАСА работы по изучению видов энергии в космосе ведутся с 1970 года, когда Аполлон-11 триумфально высадился на Луне. Уже в то время руководство ассоциации амбициозно заявило о своих планах на строительство солнечной электростанции на спутнике нашей планеты. Планировалось, что полученная солнечная энергия обеспечит Землю огромным количеством электричества, когда ископаемые запасы будут израсходованы. Однако, несмотря на тщательные расчеты и многократно испытанные проекты, идея так и не была реализована. Хотя НАСА не исключает, что время постройки «лунной» солнечной станции еще придет.
• В Стэнфорде ученые смогли справиться с проблемой перегрева солнечных батарей вследствие интенсивной эксплуатации. Как оказалось, эта проблема актуальна даже для холодного космоса с его отрицательным температурами. Тонкая пленка из диоксида кремния снижает температуру батареи до 23 градусов и в разы увеличивает ее эффективность.
• В планах научной программы университета в Арканзасе – разработка фотоэлектрических схем оборудования для использования в космическом пространстве. Согласно расчетам, их эффективность увеличится почти на 50%, стойкость к солнечному излучению повысится, а затраты на создание батарей будут снижены.
• Интернет-проект научного сообщества Департамента энергетики США полностью посвящен размещению солнечных батарей в космосе. Причем их работоспособность не будет зависеть от смены времени суток, облачности и погодных условий на Земле. В настоящее время проект уверенно развивается, что позволяет говорить об успехах научных изысканий, которые пока не обнародуются.
• Создание и функционирование космической электростанции – проект, доведенный до конца силами исследовательской лаборатории ВМС США. Согласно планам ученых, преобразование солнечной энергии в электрическую будет происходить уже на орбите. Затем энергия будет конвертирована в радиосигнал, который будет пойман приемником на поверхности Земли. Здесь радиоимпульс будет обратно конвертироваться в электроэнергию и направляться в сеть. Такое решение снижает стоимость полученных ресурсов, оптимизирует пути их доставки на Землю и способствует повышению качественных характеристик энергии.
• Альтернативные разработки ведутся в Китае, уверенно нацеленном на завоевание космоса и применение его полезных ресурсов для поддержания работы активно развивающейся промышленности. Так, ученые страны уже заявили о начале строительства солнечной станции на высокой орбите. Ее тестирование планируется завершить уже через 11 лет, а запуск оборудования в работу – к середине столетия. По уверениям специалистов, они сумели рассчитать и протестировать эффективную технологию передачи солнечной энергии из космоса на Землю, но по понятным причинам не намерены доводить ее до сведения мировой научной общественности.
• Япония также претендует на свою часть пирога неосвоенной космической энергии. В концерне Mitsubishi Heavy Industries уже проведено тестирование системы трансляции оборудования, которая смогла передать 10 кВт энергии на удаленный радиоприемник в островной горной системе. Сигнал был зафиксирован, что позволяет говорить о достигнутом успехе и его возможной реализации в будущем.

Говорить о достижениях в сфере получения солнечной энергии в космосе сложно из-за высокой степени секретности научных изысканий. Однако успехи есть, что позволяет с оптимизмом смотреть в будущее космической энергетики.

Проблемы и перспективы получения энергии из космоса: решения, которые только предстоит найти

Всеобщее внимание в последние годы привлекает разработка НАСА под названием Space-Based Solar Power. Это система из нескольких спутников, расположенных на синхронных орбитах относительно Земли. С их помощью планируется получать солнечную энергию и передавать ее на нашу планету в виде микроволн. Преимущества, которыми отличается установка солнечной энергетической станции в космосе, неоспоримы. Здесь стоит выделить следующие достоинства:

• Непрерывность действия. Спутники на разных орбитах постоянно получают солнечное облучение, передавая энергию на Землю в режиме 24/7;
• Постоянство и надежность. Работа спутников не зависит от погодных условий и угла наклона оси планеты;
• Доступность. В отличие от лунного проекта НАСА, в рамках которого планируется строительство на поверхности спутника, запуск оборудования в космос проще, дешевле и реальнее.

Однако у столь радужной перспективы есть проблемы, которые лишь предстоит решить:

• Размер передающей антенны для энергии частотой 2.45 ГГц должен составлять около 1 км, что трудноосуществимо даже в масштабах космоса. При этом диаметр принимающей антенны на поверхности Земли должен составлять около 10 км;
• Количество денежных средств, которые следует вложить в новый проект, превышает бюджет сразу нескольких развитых стран и может поставить мировую экономику под угрозу нового кризиса. В качестве решения этой задачи предлагается использовать новое поколение ракет-носителей SpaceX Falcon 9, которые без труда выведут спутники и их компоненты на нужную орбиту.

Амбициозные заявления ученых содержат дату 2020-2025 гг. В это время планируется запустить в космос первые пять спутников мощностью свыше 20 ГВт. Пробный запуск оборудования на 100 МВт завершился успешно.