Юный техник, 2008 № 11

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ

Солнечный спутник или электростанция на орбите

Использовать энергию светила для космических или «эфирных поселений» предлагал еще К.Э. Циолковский. Тогда, конечно, это было невозможно. Но с появлением фотоэлементов идея обрела реальность.

Так, в 1968 году сотрудник НАСА, американский инженер Питер Глэзер, предложил разместить на околоземной орбите этакую чашу с зонтиком из фотоэлектрических панелей. Его площадь должна была достигать 50 кв. км, а для монтажа панелей на орбите должны были работать более сотни космонавтов-строителей. Само же сооружение, которое даже режиссеру «Звездных войн» Джорджу Лукасу показалось бы фантастическим, обошлось бы американскому налогоплательщику более чем в триллион долларов.

Сумма была непомерной, и к проекту вернулись лишь в 80-е годы XX века. Технологии стали более развитыми, и разговор о 100 строителях на орбите уже не шел. А потому триллион долларов эксперты Министерства энергетики США смогли ужать до 40 млрд., да и сам спутник уменьшили в размерах. В общем, проект казался уже не более сложным, чем организация экспедиции на Луну. Но разворачивать строительство все же не стали, поскольку топлива хватало и на Земле, оставались также надежды на быстрое развитие термоядерной энергетики. А потому с солнечными спутниками решили повременить, по крайней мере, до 2030 года.

Так выглядел предложенный 40 лет назад проект солнечного спутника, изложенный в заявке на патент американским инженером П. Глэзером.

Однако нефть ныне стала дорожать не по дням, а по часам, и к проекту вернулись. Причем на сей раз к делу подключены не только эксперты НАСА, но и военные.

Хотя в докладе Агентства национальной космической безопасности говорится, прежде всего, об энергетических выгодах проекта, не будем забывать и об иных возможностях его применения.

Итак, в докладе утверждается, что даже экспериментальный спутник способен генерировать энергию в 10 мегаватт, а система «солнечных» спутников, установленных на геостационарных орбитах, сможет дать энергии больше, чем все основные наземные источники электричества, включая атомные, угольные, гидро- и ветроэлектростанции, вместе взятые.

Помимо всего прочего, у солнечных спутников есть еще одно преимущество. С их помощью можно доставлять энергию в труднодоступные регионы — такие, например, как Ирак, где из-за опасностей при транспортировке топлива стоимость электричества в десять раз дороже, чем в США, и достигает доллара за киловатт-час.

Предполагается, что опытный спутник можно будет построить в течение десяти лет. В отличие от наземных солнечных батарей он будет поставлять энергию и ночью, и в облачную погоду.

Новый проект уже не так грандиозен, но все же поражает воображение. Если масса МКС составляет сегодня 232 т, то солнечный спутник будет весить более 3000 т, а площадь его фотовоспринимающих крыльев составит 3 кв. км.

При этом в отчете говорится, что пока строительство нового спутника находится на грани технологических возможностей человечества, а то и вообще за гранью. Ведь для того чтобы смонтировать такой спутник, потребуется не менее 100 запусков ракет или шаттлов. Сегодня же США способны запускать в год менее 15 ракет.

Однако если этот проект будет принят к исполнению, подчеркивают авторы доклада, он, во-первых, активизирует космическую промышленность. Во-вторых, космический источник энергии позволит ослабить зависимость мировой промышленности от добычи углеводородов. Ведь стоимость барреля нефти уже перевалила за отметку 100 долларов, да и сами запасы углеводородов на планете не бесконечны.

Проект солнечного спутника современного типа. Обратите внимание, на поверхности планеты имеется довольно обширное пятно, земля в котором при некоторых условиях может быть выжжена практически дотла.

У военных здесь свои интересы. Установка на орбите сможет направлять в любой район Земли пучок высокой энергии, и это весьма перспективно с военной точки зрения. Ведь с его помощью в принципе можно будет буквально выжечь территорию, на которой сконцентрированы техника и живая сила неприятеля. Таким образом, не исключено, что существует вероятность вернуться на новом уровне к идее «звездных войн», которая начала было претворяться в жизнь при президенте Рональде Рейгане.

Так что, быть может, хорошо, что создание такого проекта пока не по силам современным технологиям. К тому времени, когда строительство подобных энергетических спутников станет реальностью, обстановка в мире переменится к лучшему.

ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПРОЕКТ

Проект создания солнечной электростанции и в самом деле весьма интересный, полагает генеральный директор и главный конструктор НПО «Энергомаш» Борис Каторгин. По его словам, в настоящее время и наши конструкторы работают над созданием космических электростанций мощностью до 1,6 гигаватт. Они будут использовать в своей работе энергию Солнца и передавать выработанную электроэнергию на Землю.

Для передачи электроэнергии из космоса рассматриваются несколько возможных вариантов — от инфракрасных волн до лазерного излучения. Причем энергия будет достигать Земли практически без потерь, несмотря на облачность, подчеркнул Каторгин.

К 2040 году японские ученые планируют вывести на околоземную орбиту первую космическую электростанцию, которая будет снабжать электрической энергией Японские острова. Лидерство Японии в области космической энергетики кажется, по меньшей мере, странным, если вспомнить, прямо говоря, слабые успехи Страны восходящего солнца в освоении космического пространства. Однако государству, на территории которого нет ни залежей нефти, ни других полезных ископаемых, волей-неволей приходится искать иные пути обеспечения себя энергией.

Тем более что создание космических электростанций уже не кажется невыполнимой задачей. Взять хотя бы основную деталь космических электростанций — солнечные батареи. Тридцать лет назад они были малоэффективными, а сейчас их КПД составляет от 42 до 56 процентов, а стоимость падает с каждым днем. Гигантские полотнища из фотоэлектрических батарей площадью в несколько квадратных километров будут выводиться на околоземную орбиту и раскрываться, скорее всего, уже не космонавтами-монтажниками, а роботами.

Батареи станут собирать солнечную энергию, превращать ее в электрическую и в виде микроволн отправлять на Землю по технологии, известной под названием «беспроволочная передача энергии». Причем микроволны-лучи могут быть настолько слабы, что, пройдя через них, человек не почувствует даже тепла.

Об эффективности же беспроволочного способа передачи энергии говорит хотя бы тот факт, что несколько лет назад японские ученые при помощи микроволн подняли в воздух небольшой самолет. Расположенные в отдаленных районах Земли специальные приемные станции будут собирать микроволны из космоса и переводить их в электрический ток.

Еще в 70-е годы прошлого века предполагалось, что станция будет располагаться на геостационарной орбите высотой в 36 000 км. Она хороша тем, что спутник при этом находится в одной точке над поверхностью Земли, то есть непосредственно над приемной станцией.