Космическая солнечная электростанция: китайцы хотят построить ее первыми

Время на прочтение: 6 минут(ы)

Китайские ученые заявили о планах отправить на орбиту электростанцию для передачи энергии Солнца на Землю. Они уже оборудуют экспериментальную площадку для отработки необходимых технологий. На следующем этапе они планируют строительство гигантской системы солнечных электростанций на геостационарной орбите. Насколько реален этот проект? Может ли этот проект стать прототипом нового вида вооружений космического базирования?

Светлая альтернатива углю и нефти

Наблюдая каждый день Солнце — природный и практически неисчерпаемый термоядерный реактор — нельзя отказаться от идеи использовать его энергию эффективнее, чем это делают сейчас.

На Земле строят солнечные электростанции большой площади, чтобы получить энергию светила, часть которой теряется в атмосфере. Производительность таких электростанций сильно зависит от погоды, времени года и суток. В космосе подобных проблем нет.

Энергетическую установку лучше всего разместить на геостационарной орбите на высоте 35,7 тысячи километров от поверхности. Там, над экватором, солнечный свет будет постоянно.

Три проблемы

О космической солнечной электростанции говорилось еще в рассказе Айзека Азимова «Логика» 1941 года. Технически все обосновал в 1968 году американский инженер Питер Глейзер. С тех пор разные варианты постоянно обсуждают в научных кругах, в США и ЕС ведутся фундаментальные исследования в этом направлении, но стоимость разработки технологий, доставки груза на орбиту, сборки и эксплуатации слишком велика. Япония и уже озвучили даты запуска и мощность первых опытных установок на орбите.

Ученым и инженерам предстоит решить три сложных, но, в принципе, посильных задачи.

Первая — как собрать на орбите установку из фотопреобразователей большой площади.

Ученые из Калтеха (США) предлагают монтировать станцию из плоских модулей размерами 60 на 60 метров каждый. Получится конструкция три на три километра.

Модули — из ультралегких мембраноподобных фотоэлементов, слои-преобразователи которых конвертируют солнечную энергию в частотой десять гигагерц для накачки излучателя. Их необходимо автоматически позиционировать, чтобы эффективнее собирать солнечное излучение. Кроме того, станция должна маневрировать на орбите, значит, вес конструкции увеличится за счет ракетного топлива.

Вторая проблема — передача энергии на Землю. Обычные фотоэлементы преобразуют свет в . Если их использовать для орбитальной электростанции, придется конвертировать ток в микроволны, СВЧ-волны или обратно в оптические волны для зарядки лазера, чтобы осуществить беспроводную передачу в вакууме и атмосфере.
Мощный луч с орбиты направляется на ректенну — приемник, преобразующий микроволновое излучение в электричество, которое далее подается в сеть. Конечно, необходимо придумать, как сфокусировать и удержать луч на большом расстоянии, как снизить потери энергии в атмосфере при ее ионизации.

Читайте также:  Если бы галактика Андромеды была ярче, она занимала бы на небе гораздо больше места, чем Луна.

Наконец, предстоит обеспечить безопасность передачи энергии. Дело в том, что лазерный и микроволновый луч представляют собой грозное , способное вызвать большие разрушения и жертвы на Земле. Чтобы он попал в приемную антенну, нужно либо увеличить ее размеры до нескольких километров, либо разработать систему высокоточного наведения.

Азиатский эксперимент

В Китае давно ведутся работы над космической солнечной станцией, поскольку страна испытывает энергетические проблемы. Двадцать лет назад ученые полагали, что проект удастся реализовать в начале столетия, а через несколько десятилетий можно будет приступать к монтажу подобной установки на Луне. В качестве первого шага рассматривались электростанции в виде орбитальных спутников.

Как сообщает научное сообщество Китая, в районе Бишань города Чунцин стартует начальный этап отработки технологий космической электростанции. Ученые попробуют трансформировать электроэнергию в микроволновое излучение и передать с платформы, поднятой на высоту до трехсот метров аэростатом.

В 2021-2025 годах планируется построить небольшую орбитальную электростанцию, а затем — крупную или целую группировку станций. Каждый квадратный метр такой установки будет генерировать 10-14 киловатт электроэнергии. Для сравнения: на северо-западе Китая дают 0,4 киловатта на квадратный метр.

Таким образом Китай хочет стать первой страной, которая развернёт на околоземной орбите солнечную электростанцию. Объект планируется использовать для сбора, а также передачи собранной энергии на Землю. Конструкцию планируется разместить на геостационарной орбите, на высоте 35 786 километров, где она сможет постоянно находиться над выбранной точкой Земли. Об этом на днях рассказал Лун Лэхао (Long Lehao), главный конструктор китайских ракет серии «Чанчжэн-9» на презентации, прошедшей в Гонконге, передаёт SpaceNews.

Проект предусматривает строительство на орбите больших солнечных панелей. Преимуществом электростанции станет возможность почти постоянного получения солнечной энергии, независимо от погодных условий. Передавать энергию на Землю планируется с помощью лазеров или микроволн.

Читайте также:  Истребитель F/A-18C преодолевает звуковой барьер перед зрителями

Использовать космическую энергию можно множеством способов, снабжая электричеством отдалённые районы Земли или, наоборот, питая космические аппараты, отправляющиеся к дальним планетам Солнечной системы.

Как мы уже упоминали, некоторые эксперты видят в таких технологиях не только преимущество, но и угрозу. Так, исследователь Китайской академии космических технологий Панг Жихао (Pang Zhihao) убеждён, что эффект мощного лазерного или микроволнового излучения на экологию, атмосферу и населяющие Землю организмы изучен недостаточно хорошо, чтобы приступать к созданию таких установок.

Питер Шуберт, в свою очередь, указывает на потенциальную опасность превращения орбитальной СЭС в сверхмощное оружие.

«Когерентное излучение лазера кардинально отличается от микро- или радиоволн. Превращённый в оружие, лазерный луч такой мощности сможет в считанные часы сжигать целые города, – говорит эксперт. – К тому же спутник, размещённый на геостационарной орбите, способен «видеть» около трети земной поверхности, а это огромное тактическое преимущество с военной точки зрения. На мой взгляд, нельзя позволить одной крупной нации в одиночку запускать гигаваттный лазер на орбиту. Как все мы знаем, не существует систем, которые невозможно взломать. Огромный мощный лазер несёт в себе слишком много угроз, чтобы запускать его в космос».

По словам Луна, проект должен начаться с небольшого эксперимента по передаче энергии в 2022 году. К 2030 году на орбиту планируется вывести полноценную электростанцию мегаваттного класса. Коммерческую станцию гигаваттного класса китайские учёные хотят разместить на орбите к 2050 году. Согласно расчётам, для этого потребуется более ста запусков сверхтяжёлой ракеты «Чанчжэн-9» (Long March 9), в ходе которых на орбиту будет доставлено около 10 тыс. тонн конструкций для сборки сооружения. Суммарная площадь солнечной электростанции, согласно ожиданиям, составит один квадратный километр.

Лун Лэхао и Ци Фарэнь (Qi Faren), ещё один ведущий конструктор китайской космической техники, отметили, что постройка станции будет сопряжена с рядом сложностей. Учёным предстоит решить задачи, связанные с экономической оправданностью проекта: необходимо снизить цену постройки, а также решить вопросы эффективности и безопасности передачи энергии на Землю.

Читайте также:  Фото дня: Международная космическая станция на фоне диска Луны.

Идеи по созданию орбитальных солнечных электростанций не раз предлагались разными странами, в том числе Японией и США. По данным китайского информационного издания Xinhua, проект орбитальной электростанции упоминался в числе китайских космических планов ещё в 2008 году. В 2019 году Китайская академия космических технологий в городе Чунцин приступила к строительству экспериментальной базы для испытания способов беспроводной передачи энергии.

Осуществлять доставку на орбиту элементов будущей солнечной электростанции планируется с помощью модернизированной сверхтяжёлой ракеты «Чанчжэн-9». Минувшей весной проект ракеты-носителя получил одобрение правительства Китая после нескольких лет разработки. Усовершенствованная версия ракеты сможет выводить на околоземную орбиту до 150 тонн полезной нагрузки, а на отлётную к Луне траекторию — от 50 до 53 тонн.

По материалам: ria.ru, 3dnews.ru, peretok.ru

Читайте также:

Присоединяйтесь к нашему -каналу: https://t.me/technomagic и группе в Facebook.

Здесь самые популярные товары из Китая по волшебным ценам!

Похожие статьи:

Оставить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *