Космическая энергия — мощная сила Вселенной. Практика использования энергий Космоса и Земли Как работает технология

Под космической энергетикой понимается использование солнечного излучения в космосе как источника энергии. Пока этот вид энергетики является скорее идеей будущего, проекты в этой сфере только планируются. Тем не менее, вопрос энергетической безопасности стоит у человечества довольно остро. Мировые нефтяные, газовые, угольные запасы истощаются, сокращаются даже запасы урана с торием. Туманно и будущее термоядерной энергетики. Однако есть замечательный и совершенно бесплатный реактор термоядерного синтеза, который рассеивает энергию налево и направо – это наше Солнце. Да, на Земле очень бурно развивается солнечная энергетика. Но на поверхности нашей планеты, где бы ни находилась солнечная электростанция, существует один недостаток – ночь, кроме этого облака и пыль, а также другие неудобства.

Но в этом случае логичный вывод – монтировать электростанции в космосе. Там Солнце светит постоянно. К примеру, можно расположить электростанцию на геостационарную орбиту. Первая идея СКЭС (Солнечной космической электростанции), которая будет поставлять энергию на нашу планету, была высказана Питером Глейзером, американским ученым чешского происхождения, в 1968 году. Он в свое время создал лунный отражатель-дальномер, который был установлен на Луне экспедицией «Аполлон-11». Идея СКЭС была опубликована Питером Глейзером в журнале Science и сразу запатентована им. В те времена казалось, что эта идея будет воплощена в ближайшем будущем, но этого до сих пор не произошло.

Космическая солнечная станция

Американская компания Solaren, на заре 2009 года, подписала контракт с энергетической компанией Калифорнии, о начале поставке электрической энергии произведенной в космосе мощностью 200 МВт. уже с 2016 года. То есть уже через пять лет фирма, в которой работают всего около десяти человек, дала обещание не только соорудить космическую электростанцию на земной орбите, но и обеспечить потребности 250 миллионов человек в электрической энергии. Стоит заметить, что 200 МВт., это приблизительно пятая часть вырабатываемой мощности одной из крупнейших российских ГЭС – Нижнекамской ГЭС.

Тогда же в 2009 году, группа из шестнадцати японских компаний, в которой также состоит такой гигант как Mitsubishi, приняли соглашение о постройки своей СКЭС мощностью 1ГВт. к 2030 году. Официально руководить всем проектом будет Mitsubishi Heavy Industries. Первоочередной задачей группы является создание технологии для передачи энергии беспроводным методом, решение которой планируется завершить к 2013 году. По словам исследователей, теоретически передать энергию из космоса на Землю можно при помощи микроволнового излучения. Но как это осуществить на практике, пока не понятно. Затруднительно пока оценить и стоимость космического электричества, но ясно, что 1 ГВт. энергии СКЭС хватит для снабжения около 300 тысяч жилых домов электричеством. По расчетам ученых, для создания генератора такой большой мощности на орбите Земли, потребуется соорудить массив из солнечных фотоэлементов на высоте 36 000 км. и общей площадью 4 км2. Зато генерация электроэнергии будет происходить круглосуточно, без перерывов, невзирая ни на какие погодные условия, а прямые солнечные лучи только увеличат мощность вырабатываемой энергии в четыре раза по сравнению с земными солнечными батареями. Глава одной из компаний занятой в проекте, Хироши Йошида, заметил, что уже к 2040 году у человечества будут батареи, генерирующие в сотни раз больше мощности, чем сегодняшние солнечные панели.

Что касается экономической составляющей этого проекта, то в Mitsubishi Heavy Industries согласились, что данный проект станет самым дорогостоящим проектом из всех возможных в этой области, однако именно такой подход позволит получить максимальную отдачу. Окончательные затраты на проект пока не определены, но учредители на первом этапе согласны вложить в это дело 21 миллиард долларов США. Для снижения общих расходов Япония собирается наладить собственную космическую доставку. Однако при любых обстоятельствах, отдачу от таких затрат разработчики проекта ждут до 2040 года.

Самые рискованные части проекта разработчики собираются отрабатывать на специально запущенном тестовом спутнике. Это будет солнечная электростанция в миниатюре. Японское космическое агентство JAXA сообщило, что пробник будет запущен в 2015 году. При удачном испытании, уже в 2016 году японские компании начнут работы по монтажу основной электростанции на околоземной орбите. Исследователи прогнозируют, что пока, в ближайшие полвека, космическая электростанция навряд ли заменит другие традиционные источники энергии и станет основной. Но свою нишу космическая энергетика обязательно займет. Ну а первую в мире космическую электростанцию можно будет рассматривать в качестве аварийного источника питания самых важных объектов медицинского, военного, телекоммуникационного и правительственного назначения. При случаях каких-либо стихийных бедствий, военных нападений подключение объектов к «космическому току» займет считанные часы. Но вот обесточить космическую электростанцию, лишив стратегические объекты энергии, практически невозможно, даже в случае крупномасштабных стихийных бедствий. Таким образом, ученые делают ставку не только на неиссякаемость энергии и ее мощность, но и на независимость и надежность. Все компании занятые в этом проекте полны оптимизма.

Работе заседания рабочей группы предшествовало обсуждение рассматриваемых проблем на следующих совещаниях: первый круглый стол по беспроводной передаче электрической энергии на Земле и в космосе под руководством председателя Комитета Государственной Думы по энергетике ФС РФ (21 ноября 2012 года); IV Международный форум «Энергосбережение и энергоэффективность — динамика развития» (Санкт-Петербург, 7-10 октября 2014 года); XIV Московский международный энергетического форум «ТЭК России в XXI веке» (19-20 апреля 2016 года).

На прошедшем заседании было отмечено, что в 1970-е годы советская космическая энергетика была мировым лидером. Однако за последние 20-25 лет в России наметилось отставание этой отрасли от мирового уровня.

Произошло это по той причине, что в указанный период отечественная космическая энергетика развивалась по принципу «необходимо и достаточно». Фундамент направления был заложен великими учёными и инженерами, уже покинувшими этот мир (С. П. Капица, Б. Е. Черток, А. Г. Иосифьян, Н. С.Лидоренко, В. А. Ванке и др.). После них космическая энергетика как отдельное направление, можно сказать, осиротело — ни Минэнерго России, ни Роскосмос не занимались его перспективным развитием. Но дальнейшее развитие космонавтики неизбежно потребует мегаваттных мощностей. Отечественная космическая энергетика должна быть готова к этим рубежам прогресса, поскольку Российская Федерация и впредь должна оставаться ведущей космической державой.

Интегрально космическая энергетика включает в себя три следующих сегмента технических средств: космическая солнечная электростанция (КСЭС), канал беспроводной передачи электрической энергии и приёмные, преобразующие и аккумулирующие системы. Над повышением эффективности каждого из этих сегментов работает ряд предприятий РАН, Роскосмоса и ведущих вузов России.

От РАН совместно с экспертной секцией «Космическая энергетика» Научно-консультативного Совета при депутате Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации И. Д. Грачёве и МИРЭА в этой работе принимает участие Институт биохимической физики имени Н. М. Эмануэля в качестве координатора работ по развитию космической энергетики.

Необходимо также отметить, что перемещение процесса преобразования энергии (солнечной или ядерной) за пределы биосферы Земли существенно снижает нагрузку на биосферу и, в частности, приводит к снижению парникового эффекта. Экологические последствия такого энергоснабжения существенно ниже, чем последствия от использования традиционных энергетических источников, таких как тепловые, атомные и гидроэлектростанции.

Перенос солнечных электростанций в космос позволит круглосуточно в нужном месте получать электроэнергию. Канал передачи энергии является наиболее важным сегментом космической электростанции, а беспроводная передача энергии — чрезвычайно сложной задачей для современной техники. Проекты реализации такого канала на основе микроволнового и лазерного излучения разрабатываются во всех передовых странах мира, в том числе и в РФ (табл. 1).

Свои соображения о подходах к решению задачи практического создания КСЭС с учётом реалий сегодняшнего дня в ходе заседания в своих докладах представили Александр Сигов, академик РАН, президент Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики; Иван Редько, д.т.н., профессор, заместитель директора Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН; Дмитрий Айрапетянц, заместитель министра энергетики Московской области; Рашид Артиков, заместитель генерального директора НП «Российское теплоснабжение»; Сергей Нехаев, председатель правления МОО «Устойчивое развитие» и сообщества «СоКоммуникации», Владимир Матюхин, д.т.н., профессор, руководитель Центра аэрокосмической силовой фотоники МИРЭА; Виктор Зайченко, д.т.н., заведующий лабораторией Объединённого института высоких температур РАН; Игорь Костин, коммерческий директор ООО «Эконорм»; Алла Захарова, руководитель филиала «Группа компаний МКС», и другие специалисты.

Участники круглого стола указали на необходимость: создания природоохранных технологий для обеспечения стабилизации климата и замещения нефти, прежде всего в удалённых регионах России; организации системы глобальной аэрокосмической, а также астероидной и метеоритной безопасности Российской Федерации.

Существуют следующие основные концепции космических солнечных электростанций: на базе КСЭС, размещаемых на низких околоземных орбитах (предложение НПО имени С. А. Лавочкина, Россия); на базе КСЭС, размещаемых в точках Лагранжа (проект РКК «Энергия», Россия); на базе КСЭС, размещаемых на геостационарной орбите (проект ЦНИИМаш, Россия; проект SolarBird, Япония; КСЭС по программе Пентагона 2007 года, США; проект Solaren, США; на базе лунных солнечных электростанций (Лунная космическая солнечная электростанция — ЛСЭС) с использованием орбитальных ретрансляторов энергии (Центр Келдыша, Россия); концепция Крисвелла, США; на базе ЛСЭС с прямой передачей энергии (предложение Shimizu Corporation, Япония).

Целью заседания рабочей группы является создание условий для консолидации сил промышленности, РАН и вузов. Такая консолидация позволит снять основные проблемы, а также решить главные задачи космической энергетики:

• создание прорывных технологий беспроводной трансконтинентальной транспортировки мощных информационноэнергетических потоков по стратосферным и космическим магистралям над территорией страны;
• создание демонстрационного образца солнечной аэрокосмической электростанции с дистанционной передачей энергии по лазерным магистралям;
• беспроводное энергообеспечение стратегически важных наземных, воздушных и космических объектов;
• ускоренное развитие высокоинформативных систем телекоммуникаций в северных и других труднодоступных регионах страны;
• мониторинг региональной безопасности, в том числе безопасности особо важных объектов (наземных и плавучих АЭС, плавучих газовых и нефтяных платформ, магистральных трубопроводов и пр.);
• создание стратосферных и космических солнечных электростанций мощностью 1-10 ГВт с беспроводной передачей электроэнергии наземным потребителям. Таким образом, развитие систем беспроводной передачи энергии способно кардинальным образом повлиять на определяющие стороны жизни России. Это энергообеспечение, энергетическая и экологическая безопасность, обороноспособность, информатизация.

Ожидается, что, подняв в ходе своего развития престиж самой космической техники в решении важнейших социально-экономических задач страны, эта технология будет сопоставима с такой успешной отечественной отраслью, как атомная энергетика.

Актуальность развития этого направления подтверждается и тем, что в Японии принята «императорская» программа создания КСЭС, которую можно сравнить с программой создания атомной бомбы в СССР. Программа имеет высший государственный статус и приоритет. Сроки создания КСЭС намечены на 2025 год. Проект реализуется государственным органом — Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA). Финансирование — $ 21 млрд. Планируемая мощность электростанции — 1 ГВт. Массив солнечных батарей имеет площадь 4 км 2 . Для реализации проекта правительство Японии учредило консорциум на базе корпораций Mitsui, Mitsubishi, NEC, Sharp, Hitachi и других компаний. Рассматривается два варианта технологии: прямое преобразование солнечной энергии в лазерное излучение (с использованием линз Френеля и NiYAG-лазера) и преобразование солнечной энергии в СВЧ-излучение. Космическая японская энергетическая система (Space Solar Power System, SSPS) предусматривает развёртывание на геостационарной орбите поля из солнечных панелей площадью примерно 4-6 км 2 . Произведённую ими энергию вниз будет доставлять либо поток СВЧ-излучения, либо мощный и высокоэффективный лазер. Средняя выходная мощность такой системы должна составить 1 ГВт («на грунте», с учётом всех потерь при передаче из космоса), пиковая — 1,6 ГВт. Современный уровень развития СВЧ-электроники позволяет говорить о довольно высоком значении КПД передачи энергии СВЧ пучком с геостационарной орбиты на поверхность Земли — порядка 70-75 %. Выпрямительная антенна (ректенна) на Земле должна принимать энергию микроволнового излучения от КСЭ с максимально возможной эффективностью. Одна из конструкций имеет форму эллипса с большой осью 13 км и малой осью 9,5 км. Плотность падающего микроволнового излучения — от 25 мВт/см 2 в центре и до 1 мВт/см 2 на периферии. Преобразование принимаемой энергии в постоянный ток осуществляется в элементах, встроенных в ректенну. Рассматривались различные микроволновые частоты, предложенные во многих исследованиях WPT и демонстрациях: 2,45; 5,8; 8,51; 35; 94; 140 и 170 ГГц. Размер приёмной ректенны при изменении частоты СВЧ мог изменяться от 10 км до 150 м, а плотность СВЧ-энергии может возрасти до 10 Вт/см 2 .

Американская версия космической энергетической станции — SPS-ALPHA (Solar Power Satellite via Arbitrarily Large PHased Array). В своём воплощённом виде система представляет собой гигантский космический «цветок» и является антенной решёткой с зеркалами, положение которых регулируется индивидуально. Задняя часть этого «цветка» является набором фотоэлектрических панелей. На обратной его стороне, направленной в сторону Земли, имеется множество СВЧ излучателей-передатчиков, которые отсылают на Землю в виде СВЧ-излучения энергию в диапазоне от десятков до тысяч (!) мегаватт мощности.

Исходя из объёмов финансирования и масштабности проводимых за рубежом работ, обозначилась перспектива потеря космического энергетического рынка для России, что чревато катастрофическими последствиями. Отсутствие паритета с зарубежными странами в столь важном и перспективном направлении для России недопустимо.

Участники заседания обратили своё внимание и на то, что проекты КСЭС стали разрабатываться сразу после начала космической эры. Как уже было сказано, в настоящее время США и Япония активно разрабатывают КСЭС гигаваттного уровня для начала рынка «космического электричества», который может изменить международный рынок энергетических ресурсов, в частности, снизить спрос на природные ресурсы России, а также породить угрозу её энергетической и национальной безопасности. В частности, при увеличении частоты СВЧ-излучения до десятков и сотен гигагерц принципиально возможно инициировать возникновение различных природных явлений в верхних слоях атмосферы.

Российскими специалистами предлагается существенное упрощение схемы КСЭС в целом, снижение её стоимости, повышение надёжности и эффективности. Для повышения оперативности и эффективности управления проектом предлагается его реализацию осуществить в три этапа. Причём на первом этапе развития космической энергетики предлагается внедрение проекта «Создание демонстрационного прототипа аэрокосмической солнечной электростанции мощностью 50 кВт на базе привязных аэростатов», с целью формирования необходимых научно-технических решений и приобретения отечественного опыта по их реализации для создания в перспективе АКСЭС гигаваттного класса. При этом АКСЭС находится в составе многофункционального энерготехнологического комплекса (МЭК), состоящего из основных энергетических установок: газопоршневой электростанции, модуля по производству из биомассы генераторного газа, модуля когенерации, САУ и модуля преобразования электроэнергии.

С целью ускорения реализации первого этапа проекта участники заседания пришли к единодушному мнению, что каждый из них может взять на себя обязательство по разработке и реализации того или иного модуля МЭК в соответствии со своими наработками. Должно быть подготовлено многостороннее соглашение по строительству первой аэрокосмической солнечной электростанции мощностью 50 кВт и письмо-обращение к президенту РФ по финансированию второго и третьего этапов проекта.

Заслушав и обсудив доклады, члены рабочей группы решили:

2. Выйти с предложением к руководству страны о рассмотрении вопроса выделения финансовых средств на разработку национальной программы «Солнечная аэрокосмическая энергетика России».

3. Поддержать инициативу Александра Сигова, академика РАН, президента Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики о разработке «дорожной карты» развития космической энергетики.

4. Институту биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН (И. Я. Редько) совместно с МИРЭА (В. Ф. Матюхин) и МОО «Устойчивое развитие» (С. А. Нехаев) подготовить и подписать многостороннее соглашение по строительству аэрокосмической солнечной электростанции мощностью 50 кВт в составе МЭК.

5. Обратиться в Минэнерго России с предложением включить в план НИОКР на 2017 год разработку «Концепции создания автономной солнечной аэрокосмической системы энергоснабжения».

6. Рекомендовать создание на базе государственного университета «Дубна», МИРЭА, Звенигородской обсерватории Института астрономии РАН, ОИВТ РАН, МЭИ, Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН, МОО «Устойчивое развитие», «КЭР-Холдинга», ДКБА и ООО «Эконорм» экспериментального учебного полигона по отработке новых технологий МЭК, в том числе с использованием объектов космической энергетики.

7. Поручить заместителю директора Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН И. Я. Редько дополнить рабочую группу по разработке и строительству аэрокосмической солнечной электростанции мощностью 50 кВт в составе МЭК.

8. Поручить председателю совета директоров ООО «Устойчивое развитие» С. А. Нехаеву подготовить рекомендации по формированию современной финансовой инфраструктуры, механизмов и инструментария для внебюджетного финансирования объектов и проектов распределённой энергетики с использованием аэрокосмических солнечных электростанций.

9. Провести в первом полугодии 2016 года расширенное совещание по вопросам реализации проекта с участием привлекаемых предприятий.

Существование универсальной космической , которую использует человек, реализующую его сверхчувственные феномены, представляли себе различные народы ещё много веков назад. Индийская философия показывает одно из самых интересных её представлений, то есть существование праны, то есть космическую , существующую в пяти разных видах и поддерживающую различные жизненные процессы, такие как «ветер тела».

Священные книги буддистов и индусов описывают точно такую же космическую праэнергию, которую обозначает мистический слог «Ом» либо же «Аум», которые вызывают колебания в мозге. Такие колебания способны приводить всевозможные нервные центры человека () в определённое состояние. Именно оно и позволяет принять жизненную (космическую).

Невидимая жизненная сила, поддерживающая общее божественное начало, описывается Библией как «Святой дух».Японское и китайское учения обозначают жизненную как реку с истоком в точке выше пупа, рассредоточенной из лёгких по всему телу через множество нервных каналов – так называемых «меридианов». Всю материю можно рассматривать как проявление данной на материальном уровне.Термин «эфир» был использован Аристотелем , греческим философом и учёным, для обозначения пятой стихии.

«Стихия» включала изначально все объекты, которые находятся за пределами земной атмосферы. Из эфира, в понимании Аристотеля , происходил и человеческий , который описывался им в виде чистой нематериальной .В средневековье эфир объяснялся физиками, как субстанция, которая наполняет пространство. Ими предполагалось, что движения волн в данном эфире вызывают свет, доходящий до земли через определённый вакуум. Потому его часто и называли «светоносным эфиром».

Исааком Ньютоном под эфиром понималась не только среда, которая наполняет всемирное пространство, он доказывал то, что и вся материя, и отдельные атомы пронизываются тем самым эфиром.Приблизительно 150 лет назад Карл-Людвиг Фрайхерр фон Райхенбах, немецкий естествоиспытатель и химик, ставший известным благодаря изобретению керосина, парафина и т. п., начал проводить некоторые эксперименты. Они касались так называемой «жизненной энергии» или «Одкрафта». Вот эта сила «Од» и проявляется мистическим свечением, исходящим из периферии тел – человеческих и любых других – органических и неорганических, и воспринимается сенситивными людьми (склонными к излишней восприимчивости) без помощи техники.Многие учёные критиковали Райхенбаха всю его жизнь, несмотря на то, что множество раз повторяли его эксперименты, которые приносили неопровержимые доказательства.

Будучи твёрдо уверенным в физической природе своего открытия, Райхенбах сам с трудом принимал мысль об объективности подталкивания к признанию сенситивности его исследованиями. Он различал более сенситивных и менее сенситивных людей.Приблизительно в этот же период Джеймс Максвелл, английский физик, выдвинул гипотезу о существовании эфира в виде более тонкой структуры материальной субстанции, чем у видимых тел, существующей в любой из частей космоса, которые кажутся человеку пустыми. В начале ХХ века исследование эфира прекратилось, так как выдвинутое Эйнштейном утверждение, что он не существует, было принято основной массой учёных.

Лишь в 1951 году английским физиком и лауреатом Нобелевской премии Полем Дираком был снова поднят данный вопрос, и в результате было доказано «математическим путём», что космический эфир на самом деле существует.После этого позиция Эйнштейна о существовании эфира была пересмотрена им самим, что, в принципе, пересматривалось им на протяжении всей его жизни.С тех самых пор и появилось утверждение учёных о существовании пространственного флюида, или космического эфира, заключённого на их собственных экспериментах.Примеров из мифологии и текстов из физической науки более позднего периода более чем достаточно. Но, если остановиться на праэнергии космоса, существующей и позволяющей осуществляться процессам жизнедеятельности, можно прийти к определённым выводам.Во-первых, существование жизненной рассматривают как данность ещё со времён средних веков в различных мировых культурах.Во-вторых, наличие праэнергии в космосе и образование ею всей материи рассматривается известными учёными как необходимость.Таким образом, возникает вопрос, не об одном ли и том же физическом феномене идёт речь – стоит сравнить слова наших предков о «жизненной энергии», и слова известных учёных об эфире как космической праэнергии.

Австрийским врачом Райхом были проведены исследования вегетативных (то есть бессознательных, не подверженных влиянию воли) течений в организме человека. Им предполагалось существование космической , которую способен впитывать человеческий организм, а также накапливать и выделять. Эту он назвал Оргон-энергией, а процесс выделения, накапливания и приёма её отобразил в такой формуле: «напряжение - зарядка - разгрузка – расслабление».Один из самых близких сотрудников данного врача описал роль этой биологической пульсации в общем поле живого организма.

Он считал, что энергетическое хозяйство организма регулируется пульсацией примерно так же, как и подача крови во все органы осуществляется благодаря ударам сердца. Автономная или вегетативная система, влияющая на пищеварение, сексуальность, эмоции, дыхание и обращение крови, по его мнению, управляет состоянием изменения , то есть её метаболизмом.

К примеру, дыхание контролирует воля в определённой степени, и централизованная нервная система в основном. Таким образом, дыхательная система позволяет человеку проникать в свободную биологическую пульсацию организма. Свободный метаболизм какого-либо организма является основой его . То есть и узнать его можно по биологической беспрепятственной пульсации.Изначально Оргон была локализована Райхом всего лишь в виде исходящего излучения от живого организма, но позже им было обнаружено проявление Оргона повсеместно, как и у открытого учёными немного раньше «светоносного эфира». Таким образом, свободный обмен происходит регулярно.

То есть, Оргон может создавать целые системы, такие как солнца, планеты и даже галактики. Таким образом, эфир, описанный различными учёными, Оргон, описанный Райхом, космическая , описанная древними народами и различными направлениями – всё это имеет общую взаимосвязь, и, несмотря на незначительные отличия, между этими понятиями всё же проводятся чёткие, ярко выраженные параллели.

Поделись статьей с друзьями!

Космическая энергия

https://сайт/wp-content/uploads/2016/05/0_25efb_ef4f3ff_XL-150x150.jpg

Существование универсальной космической энергии, которую использует человек, реализующую его сверхчувственные феномены, представляли себе различные народы ещё много веков назад. Индийская философия показывает одно из самых интересных её представлений, то есть существование праны, то есть космическую энергию, существующую в пяти разных видах и поддерживающую различные жизненные процессы, такие как «ветер тела». Священные книги буддистов и индусов...

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Энергия Вселенной. Самые мощные объекты в космосе. Космические путешествия HD 01.04.2017

✪ Космическая энергия - Вадим Зеланд

✪ Последние космические шаги СССР (РН Энергия)

✪ Урок 118. Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия. Вторая космическая скорость

✪ Евгений Аверьянов - Невезение, космическая энергия и генератор метелка

Субтитры

Хронология развития космической энергетики

1990 :"Исследовательским центром им. М. В. Келдыша" разработана концепция энергоснабжения Земли из космоса с использованием низких околоземных орбит. «Уже в 2020-2030 годы можно создать 10-30 космических электростанций, каждая из которых будет состоять из десяти космических энергомодулей. Планируемая суммарная мощность станций будет равна 1,5-4,5 ГВт, а суммарная мощность у потребителя на Земле - 0,75-2,25 ГВт». Далее планировалось к 2050-2100 годам довести количество станций до 800 единиц, а конечную мощность у потребителя до 960 ГВт. Однако на сегодняшний день неизвестно даже о создании рабочего проекта на основе этой концепции [ ] ;

2009 : Японское агентство аэрокосмических исследований объявило о своих планах вывести на орбиту спутник солнечной энергии, которые будут передавать энергию на Землю с помощью микроволн. Они надеются вывести первый прототип орбитального спутника к 2030 году.

2009 : Компания Solaren расположенная в Калифорнии (США) подписала договор с компанией PG&E о том, что последняя будет покупать энергию, которую Solaren произведет в космосе. Мощность будет составлять 200 МВт. По плану этой энергией будут питаться 250 000 домов. Реализация проекта планируется на 2016 год.

2011 : Объявлено о проекте нескольких японских корпораций, который должен быть реализован на базе 40 спутников с прикрепленными солнечными батареями. Флагманом проекта должна стать корпорация Mitsubishi . Передача на землю будет осуществляться с применением электромагнитных волн, приёмником должно стать «зеркало» диаметром около 3 км, которое будет находиться в пустынном районе океана . По состоянию на 2011 год планируется запустить проект в 2012 году

2013 : Главное научное учреждение Роскосмоса - ЦНИИмаш выступил с инициативой создания российских космических солнечных электростанций (КСЭС) мощностью 1-10 ГВт с беспроводной передачей электроэнергии наземным потребителям. В ЦНИИмаше обращают внимание, что американские и японские разработчики пошли по пути использования СВЧ -излучения, которое сегодня представляется значительно менее эффективным, чем лазерное .

Спутник для выработки энергии

История идеи

Изначально идея появилась в 1970-х годах. Появление такого проекта было связано с энергетическим кризисом. В связи с этим правительство США выделило 20 миллионов долларов космическому агентству NASA и компании Boeing для расчёта целесообразности проекта гигантского спутника SPS (Solar Power Satellite).

После всех расчётов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы 5000 мегаватт энергии, после передачи на землю оставалось бы 2000 мегаватт. Чтобы понять много это или нет, стоит сравнить эту мощность с Красноярской ГЭС , мощность которой составляет 6000 мегаватт. Но примерная стоимость такого проекта 1 триллион долларов, что и послужило причиной закрытия программы.

Схема технологии

Система предполагает наличие аппарата-излучателя, находящегося на геостационарной орбите . Предполагается преобразовывать солнечную энергию в форму, удобную для передачи (СВЧ , лазерное излучение), и передавать на поверхность в «концентрированном» виде. В этом случае на поверхности необходимо наличие «приёмника», воспринимающего эту энергию .

Космический спутник по сбору солнечной энергии по существу состоит из трех частей:

• средства сбора солнечной энергии в космическом пространстве, например, через солнечные батареи или тепловой двигатель Стирлинга ;
• средства передачи энергии на землю, например, через СВЧ или лазер;
• средства получения энергии на земле, например, через ректенны .

Космический аппарат будет находиться на ГСО и ему не нужно поддерживать себя против силы тяжести. Он также не нуждается в защите от наземного ветра или погоды, но будет иметь дело с космическими опасностями, такими как микрометеориты и солнечные бури .

Актуальность в наши дни

Так как за 40 лет со времени появления идеи солнечные батареи сильно упали в цене и увеличились в производительности, а грузы на орбиту стало доставлять дешевле, в 2007 году «Национальное космическое общество» США представило доклад в котором говорит о перспективах развития космической энергетики в наши дни.

Преимущества системы

• Высокая эффективность из-за того, что нет атмосферы, выработка энергии не зависит от погоды и времени года.
• Практически полное отсутствие перерывов так как кольцевая система спутников, опоясывающая Землю, в любой момент времени будет иметь хотя бы один, освещаемый Солнцем.

Лунный пояс

Проект космической энергетики представленный компанией Shimizu в 2010 году . По задумке японских инженеров это должен быть пояс из солнечных батарей протянутый по всему экватору Луны (11 тыс. километров) и шириной 400 километров.

Солнечные панели

Так как производство и транспортировка такого количества солнечных батарей с земли не представляется возможным, то по замыслу ученых солнечные элементы должны будут производится прямо на Луне. Для этого можно использовать лунный грунт из которого можно делать солнечные батареи.

Передача энергии

Энергия с этого пояса будет передаваться радиоволнами с помощью громадных 20 километровых антенн и приниматься ректеннами здесь, на Земле. Второй способ передачи который может использоваться это передача световым лучом с помощью лазеров и прием свето-уловителем на земле.

Преимущества системы

Так как на Луне нет атмосферы и погодных явлений, энергию можно будет вырабатывать почти круглосуточно и с большим коэффициентом эффективности.

Дэвид Крисуэлл предположил, что Луна является оптимальным местом для солнечных электростанций. Основное преимущество размещения солнечных коллекторов энергии на Луне в том, что большая часть солнечных батарей может быть построена из местных материалов, вместо земных ресурсов, что значительно снижает массу и, следовательно, расходы по сравнению с другими вариантами космических солнечных электростанций.

Технологии применяющиеся в космической энергетике

Беспроводная передача энергии на Землю

Беспроводная передача электроэнергии была предложена на ранней стадии в качестве средства для передачи энергии от космической или Лунной станции к Земле. Энергия может быть передана с помощью лазерного излучения или СВЧ на различных частотах в зависимости от конструкции системы. Какой выбор был сделан, чтобы передача излучения была не ионизирующей, во избежание возможных нарушений экологии или биологической системы региона получения энергии? Верхний предел для частоты излучения установлен таким, чтобы энергия на один фотон не вызывала ионизацию организмов при прохождении через них. Ионизация биологических материалов начинается только с ультрафиолетового излучения и, как следствие, проявляется при более высоких частотах, поэтому большое количество радиочастот будет доступно для передачи энергии.

Лазеры

Преобразование солнечной энергии в электрическую

В космической энергетике (в существующих станциях и при разработках космических электростанций) единственный способ эффективного получения энергии это использование фотоэлементов. Фотоэлемент - электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию . Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, создал Александр Столетов в конце XIX века. Наиболее эффективными, с энергетической точки зрения, устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии. КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов в среднем составляет 16 %, у лучших образцов до 25 %. В лабораторных условиях уже достигнут КПД 43 % .

Получение энергии от СВЧ волн испускаемых спутником

Так же важно почеркнуть способы получения энергии. Один из них это получение энергии с помощью ректенн. Ректенна (выпрямляющая антенна) - устройство , представляющее собой нелинейную антенну, предназначенную для преобразования энергии поля падающей на неё волны в энергию постоянного тока . Простейшим вариантом конструкции может быть полуволновый вибратор, между плечами которого устанавливается устройство с односторонней проводимостью (например диод). В таком варианте конструкции антенна совмещается с детектором, на выходе которого, при наличии падающей волны, появляется ЭДС. Для повышения усиления такие устройства могут быть объединены в многоэлементные решётки.

Преимущества и недостатки

Космическая солнечная энергия - энергия, которую получают за пределами атмосферы Земли. При отсутствии загазованности атмосферы или облаков, на Землю падает примерно 35 % энергии от той, которая попала в атмосферу. Кроме того, правильно выбрав траекторию орбиты, можно получать энергию около 96 % времени. Таким образом, фотоэлектрические панели на геостационарной орбите Земли (на высоте 36000 км) будет получать в среднем в восемь раз больше света, чем панели на поверхности Земли и даже больше когда космический аппарат будет ближе к Солнцу чем Земля. Дополнительным преимуществом является тот факт, что в космосе нет проблемы с весом или коррозии металлов из-за отсутствия атмосферы.

С другой стороны, главный недостаток космической энергетики и по сей день является её высокая стоимость. Средства, затраченные на вывод на орбиту системы общей массой 3 млн т. окупятся только в течение 20 лет, и это если принимать в расчёт удельную стоимость доставки грузов с Земли на рабочую орбиту 100 $/кг. Нынешняя же стоимость вывода грузов на орбиту намного больше.

Вторая проблема создания ОЭС - большие потери энергии при передаче. При передаче энергии на поверхность Земли будет потеряны, по крайней мере, 40-50 %.

Основные технологические проблемы

По данным американских исследований 2008 года, есть пять основных технологических проблем, которые наука должна преодолеть, чтобы космическая энергия стала легкодоступной:

• Фотоэлектрические и электронные компоненты должны работать с высокой эффективностью при высокой температуре.

• Беспроводная передача энергии должна быть точной и безопасной.

• Космические электростанции должны быть недорогими в производстве.

• Низкая стоимость космических ракет-носителей.

• Поддержание постоянного положения станции над приёмником энергии: давление солнечного света будет отталкивать станцию от нужного положения, а давление электромагнитного излучения , направленного на Землю, будет толкать станцию от Земли.

Другие способы использования космической энергии

Использование электроэнергии в космических полетах

Кроме того, чтобы излучать энергию на Землю, спутники ОЭС могут также питать межпланетные станции и космические телескопы. Так же это может быть безопасной альтернативой ядерным реакторам на корабле который полетит на красную планету . Другой сектор, который может извлечь выгоду из

Когда мы говорим о космосе очень легко увлечься и уйти слишком далеко в область фантастики. Однако если сегодня на космическую энергетику выделяется катастрофически мало средств, то эффект от некоторых инноваций можно получить в уже ближайшем будущем.

Многие люди могут не догадываться, но исследования чистой энергии космоса всё-таки ведутся, хоть и не в таких объемах, которых они безусловно достойны. После нескольких десятилетий, многомиллиардных вливаний и пары-тройки технологических прорывов мы получим доступ к практически неограниченным запасам энергии нашего Солнца и, возможно, Вселенной.

Вам покажется это надуманным, но даже обычные фантазии на эту тему могут быть весьма занимательными. Представляем вам семь фактов о космической энергетике.

Факт первый.

В НАСА не устают повторять важность поучения солнечной энергии непосредственно из космоса вот уже несколько десятилетий. Если быть точными, то с 1970 года, через 10 лет после посадки Аполлона 11 на Луне в НАСА заявили о планах по строительству огромной солнечной электростанции на спутнике Земли. Лунная станция должна была обеспечить Землю достаточным количеством энергии после истощения ископаемых ресурсов. Эта задумка таки осталась не реализованной, но эксперты уверены, что план был разработан со всей тщательностью и после некоторой доработки может быть воплощен в жизнь.

Факт второй.

Эффективность солнечной батареи резко падает при увеличении количества тепла, проходящего через фотоэлементы. В космосе, с его низкими температурами, оказывается тоже есть проблема перегрева. Однако ученые Стэнфорда реализовали новую технологию изготовления батарей. Они разместили на поверхности фотоэлементов тонкую пленку диоксида кремния, которая отражает инфракрасное излучение пропуская остальной спектр солнечного света. Согласно заявлению разработчиков, такая технология позволила охладить батарею до 23 градусов по Цельсию и значительно увеличить эффективность фотоэлементов.

Факт третий.

Исследователи продолжают работы над солнечными элементами для использования их в межпланетных перелетах будущего. В университете Арканзаса ученые работают над созданием следующего поколения фотоэлектрических технологий для космоса. Соответствующий проект НАСА был недавно принят в качестве научной программы университета. Там сообщили, что новые технологии должны повысить производительность солнечных батарей, помогая НАСА достичь прорыва в 15-летних исследованиях и вывести эффективность фотоэлементов на 45 процентов от поглощаемой энергии. Кроме того, университетские разработки призваны снизить затраты на производство и сделать солнечные батареи более устойчивыми к излучению.

Факт четвертый.

Департамент энергетики США активно развивает отдельный интернет проект, посвященный идее получения солнечной энергии из космоса. Основной концепцией данного сайта является размещение солнечных батарей в космосе, что позволит им не зависеть от смены дня и ночи, а также от погодных условий и облачности на Земле.

Факт пятый.

Ученые выработали общие принципы функционирования космической солнечной энергостанции и сформулировали рабочие гипотезы передачи полученной электроэнергии на Землю. В прошлом году научно-исследовательская лаборатория ВМС США объявила, что д-р Пол Яффе, астронавт инженер, построил модель захвата и передачи солнечной энергии. Идея заключается в том, что размещенный на орбите спутник может передавать гораздо более дешевую электроэнергию на Землю. Джаффе пояснил как работает солнечный «сэндвич модуль»: Солнечная энергия преобразовывается в электрическую на орбите. Затем полученная электроэнергия конвертируется в радиочастотный импульс и отправляется на приемник на Земле. Тот в свою очередь переводит радиоимпульс в электричество и отдает солнечную энергию в сеть.

Факт шестой.

Китай намеревается построить рабочую солнечную электростанцию в открытом космосе. Ранее в этом году, китайские ученые объявили, что они начали строительство такой станции на высокой орбите Земли и планируют завершить тестирование всех систем до 2030 года. Промышленную эксплуатацию солнечной электростанции китайские коммунисты планируют начать в 2050 году. Они заявили, что располагают технологией передачи энергии из космоса на поверхность Земли.

Факт седьмой.

Япония успешно испытала систему, которая могла передавать солнечную энергию из космоса на Землю. Mitsubishi Heavy Industries протестировали систему трансляции солнечной энергии космических систем и показали отправку 10 киловатт при помощи микроволн на приемник, расположенный в горах. Хотя компания решила не объявлять, какой процент отправленной энергии был получен и переведен в электричество факт трансляции энергии из космоса был зафиксирован.