Космическая электростанция

Новости о разных интересностях в мире развлечений, игр, музыки, книг, изобретений, события о людях. Внимание! Топики тем должны соответствовать формализму новостной статьи, иначе будут редактироваться, перемещаться или даже удаляться!

Модератор: Эбира.Лео

Космическая электростанция

Сообщение Avvackhum » 03 ноя 2010, 16:01

Вполне возможно, что лет через тридцать на геостационарной орбите обоснуется группировка объектов, каждый из которых будет подозрительно напоминать "Звезду смерти". Необъятные зеркальные крылья, нечто вроде электромагнитной пушки и наземная приёмная антенна километров десять в диаметре – так будет выглядеть система глобального энергоснабжения.

Изображение

Предполагаемый спутник будет оснащён лёгкими зеркалами на основе тонкоплёночной оптики. Эти зеркала фокусируют солнечный свет на панели солнечных батарей для выработки электроэнергии, которая, в свою очередь, преобразуется микроволновое сверхвысокочастотное излучение. Увы, это не реальный проект, а всего лишь концепт, разработанный совместно специалистами NSS и дизайнерами из Mafic Studios. Кстати, здесь можно найти анимированную версию презентации проекта (иллюстрация NSS/Mafic Studios).

Вернее, такой её представляли конструкторы ещё в 1970-х. И уже тогда это не было научной фантастикой! В связи с энергетическим кризисом американское правительство выделило $20 миллионов агентству NASA и компании Boeing на проработку проекта гигантского спутника SPS (Solar Power Satellite).

Изображение

Вверху – концепт демонстрационной модели спутника SBPS. Внизу – космостанция, которую, по-видимому, придётся строить для установки орбитальных электростанций. Ещё и минералы на Луне добывать хотят. Конкретные цифры никто не называет, но стоимость проекта скромно оценивают на одном уровне с МКС, то есть около $39 миллиардов. Но и этого, скорее всего, не хватит – только расходы на запуск некоторые специалисты оценивают в $20 миллиардов (иллюстрация NSS).

Километровая полоса условной поверхности на высоте геостационарной орбиты получает в год около 212 тераватт энергии, что сопоставимо с суммарной энергетической ценностью всех разведанных запасов нефти, составляющей около 250 тераватт-лет (иллюстрация NSS).

Изображение

На иллюстрации антенная решётка выглядит просто-таки идиллически. К сожалению, авторы проекта ничего не говорят о том, что произойдёт, если "прицел собьётся". Наоборот, предусмотрена опция передачи микроволнового луча с одного передатчика на несколько антенных решёток. Считается, что эксперименты на животных не подтвердили возможного негативного влияния – на Земле интенсивность микроволн составит около одной шестой от интенсивности солнечного света в полдень (иллюстрация NSS).

По расчётам учёных, один аппарат SPS обладал бы базовой "орбитальной" мощностью (baseload power) около пяти тысяч мегаватт, из которых, после всех потерь, две попадало конечным потребителям. Для сравнения: мощность крупнейшей в России Саяно-Шушенской ГЭС составляет 6400 мегаватт. Цифры сопоставимые.

Правда, оценочная стоимость проекта, по слухам, составила около триллиона долларов… Вердикт – "экономически нецелесообразен". Но с тех пор производительность одних только фотоэлементов выросла в несколько раз – с 10% до 40% (точнее, до 42,8%), не говоря уже о прогрессе в микроэлектронике.

И это не осталось незамеченным: Национальное космическое общество (NSS) представило на рассмотрение Министерства обороны США (DoD) доклад, в котором проведён анализ перспектив развития космической энергетики и обрисован концептуальный прообраз будущей орбитальной электростанции.

Изображение

Микроволны могут передаваться через атмосферу Земли на частоте от 2,45 до 5,8 гигагерца. Оптимальным считается нижний диапазон – дальнейшее увеличение частоты (и пропорциональное уменьшение размеров передатчика) невыгодно, поскольку сверхвысокочастотное излучение имеет более высокий уровень атмосферной адсорбции. Лучи из космоса захватываются ректенной и преобразуются обратно в электричество. Что касается последнего, наземного компонента орбитальной электростанции, то здесь особых технологических затруднений учёные не видят. Тем более что КПД антенных решёток по сравнению с первыми экспериментами вырос в 4-5 раз – до 50% и более (иллюстрация NSS/Mafic Studios).

Попробуем разобраться, что же мешает запустить её прямо сейчас.

Основное преимущество энергосистемы в открытом космосе – высокая эффективность. Рассеивание света и поглощение его энергии атмосферной водой и молекулами газов, входящих в состав воздуха, отнимают около 35% энергии фотонов. Но самое главное – непостоянство источника излучения: речь идёт о зависимости от времени суток, сезона и погоды.

Все эти факторы снижают суммарный потенциал наземной солнечной батареи на 75-90%, то есть на порядок. В то же время на геостационарной орбите спутник будет находиться в рабочем режиме практически круглый год, с незначительными перерывами в энергоснабжении во время равноденствия – и то на 75 минут.

Для обеспечения "собирательной" функции нового аппарата под кодовым именем SBPS (Space–Based Solar Power) предлагаются два источника: уже не раз испытанные на обычных спутниках фотоэлементы, а также тепловые двигатели. Вариант с солнечными батареями как раз и продвигает NSS.

Другой, более неприхотливой технологией является обычный тепловой агрегат, преобразующий свет в энергию посредством его фокусировки – оптической линзой, к примеру. Однако у него есть существенный недостаток: небольшое отклонение спутника, даже на несколько градусов, вызовет резкое падение мощности, вплоть до нуля.

Да и удельная эффективность фотовольтаики несопоставимо выше – от 10 до 0,5 кг/кВ. Фактор массы доставляемого на орбиту груза играет не последнюю роль в осуществимости проекта.

Второй важнейшей функцией SBPS – по порядку, но не по значению, – является беспроводная передача энергии. У многих эта технология ассоциируется с загадочными лучами Теслы и прочими чуть ли не мистическими явлениями.

На самом деле исследования в этом направлении действительно были впервые предприняты великим сербским изобретателем. Но с тех пор много воды утекло, и ныне передача импульса микроволновым лучом не является чем-то сверхъестественным.

Ещё в ходе проработки насовского проекта в Лаборатории реактивного движения (JPL) удалось достичь эффективности 82% — именно такой КПД зарегистрировали приборы при передаче 30 киловатт на расстояние в одну милю ещё в 1975 году.

Вроде бы проблем нет. И всё же у использования микроволновой передачи, в отличие от солнечных батарей, есть ряд ограничений.

Во-первых, это требования к размеру антенны. Расчёты показали, что наиболее эффективной будет передача на частоте 2,45 гигагерца – это позволяет поддерживать оптимальное соотношение размеров передатчика и приёмника. Но даже в этом случае диаметр спутникового трансмиттера составит один километр, а наземного приёмника – десять километров.

Во-вторых, электроники, способной работать при сверхвысоких температурах (под воздействием прямых солнечных лучей) и выполнять преобразование электричества в микроволновое излучение, пока просто не существует. По мнению специалистов из NSS, проблема не выглядит нерешаемой, однако, как говорится, не узнаешь, пока не попробуешь.

Ну и, в-третьих, сама возможность эффективной передачи сигнала с орбиты, несмотря на оптимизм различных групп разработчиков, не вполне очевидна. Хотя недавно на Гавайях удалось осуществить трансмиссию импульса на расстояние 148 километров – выше официальной границы между земной атмосферой и космосом.

Поскольку излучение неионизирующее, проблем при "прохождении" ионосферы теоретически возникнуть не должно. Но вот удастся ли, с учётом рассеивания и адсорбции, удержать КПД трансляции на приемлемом уровне – пока вопрос открытый.

Наиболее противоречивыми вопросами являются, естественно, экология и угроза безопасности людей.

В сухом остатке, если отбросить сомнения в осуществимости беспроводной космической передачи, – лишь экономика. С размером передатчика мы уже успели ознакомиться. Площадь солнечных батарей будет ещё больше.

Как всё это притащить в космос, да ещё и собрать? Вот где собака зарыта. По расчётам NSS, при нынешней стоимости запуска киловатт энергии не может "весить" больше 3-6 килограммов. В верхнюю границу этого диапазона, считают американцы, проект укладывается – дело лишь в деньгах и волевом решении правительства.

Стоимость человеко-часов (а для монтажа понадобится невероятное количество трудящихся в открытом космосе) заменена в технико-экономическом обосновании роботизированной самосборкой. Что тоже сомнительно, поскольку никто не знает, будет ли всё это работать на самом деле.

Тем не менее, авторы проекта полны оптимизма. По оценкам Джона Мэнкинса (John Mankins), ранее работавшего над аналогичной программой в NASA, при условии выделения финансирования в 2009-м демонстрационную модель спутника мощностью 100 мегаватт удастся запустить в 2017 году. А уже к 2020-му (максимум к 2025-му) в космос полетят пять комплексов суммарной мощностью 20 гигаватт.

Но это составит всего лишь около 2% ежегодного потребления электроэнергии в США, так что, по всей видимости, останавливаться на пяти электростанциях лоббисты космической программы не собираются. Что ж, японцы, напомним, тоже нацелились на 2030 год со своим планом. Так что какие-то подвижки в этой сфере в ближайшее время должны произойти.

Источник: Мембрана.ру
"Смерть стоит того, чтобы жить. А любовь стоит того, чтобы ждать". © В. Цой
Аватара пользователя
Avvackhum
Разносчик позитива
Разносчик позитива
 
Сообщения: 561
Зарегистрирован: 18 сен 2010, 00:44
Благодарил (а): 87 раз.
Поблагодарили: 61 раз.

Re: Космическая электростанция

Сообщение Indra » 03 ноя 2010, 16:11

ну, как тут и сказано, таких проектов было давно полно еще лет 50 назад, как и сказано, что это экономически нецелесообразно.
я о таких проектах читал еще в детстве, например в Технике Молодёжи журнале, да и в научно-фантастических книгах. На том же уровне все и осталось.
...Ветер шелестит листвой...
47Изображение
http://indralika.ru/

«Есть только две бесконечные вещи: Вселенная и человеческая Глупость. Правда, на счет Вселенной я не уверен», — Альберт Эйнштейн.
Аватара пользователя
Indra
Администратор
Администратор
 
Сообщения: 3485
Настроение: Злой
Изображений: 541
Зарегистрирован: 05 ноя 2005, 16:59
Откуда: Индралика
Благодарил (а): 245 раз.
Поблагодарили: 260 раз.

Re: Космическая электростанция

Сообщение Avvackhum » 03 ноя 2010, 16:18

Главное, что все это не забрасывается и развивается. Накоплен гигантский, правда теоретический, опыт. С развитием технологий это вполне осуществимо.
"Смерть стоит того, чтобы жить. А любовь стоит того, чтобы ждать". © В. Цой
Аватара пользователя
Avvackhum
Разносчик позитива
Разносчик позитива
 
Сообщения: 561
Зарегистрирован: 18 сен 2010, 00:44
Благодарил (а): 87 раз.
Поблагодарили: 61 раз.

Re: Космическая электростанция

Сообщение tellme » 03 ноя 2010, 20:08

Технологию тесла не довели до ума, а уже на космос замахнулись
Аватара пользователя
tellme
Главный тролль
Главный тролль
 
Сообщения: 965
Изображений: 0
Зарегистрирован: 19 июл 2010, 20:05
Откуда: Ростов-на-Реке
Награды: 1
Злобный Нарушитель (1)
Благодарил (а): 49 раз.
Поблагодарили: 35 раз.

Re: Космическая электростанция

Сообщение Доброжелатель » 08 ноя 2010, 11:14

Какую простите технологию????
Аватара пользователя
Доброжелатель
Видел пару аниме...
Видел пару аниме...
 
Сообщения: 119
Зарегистрирован: 24 окт 2005, 15:59
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 7 раз.


Вернуться в Новости: интересные события и факты

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1