კაცობრიობას სჭირდება კრისტალურად სუფთა ენერგია გარემოსდაცვითი თვალსაზრისით, ვინაიდან ენერგიის გამომუშავების თანამედროვე მეთოდები სერიოზულად აბინძურებს გარემოს. ექსპერტები ჩიხიდან გამოსავალს ინოვაციურ მეთოდებში ხედავენ. ისინი დაკავშირებულია კოსმოსური ენერგიის გამოყენებასთან.
საწყისი იდეები
მოთხრობა დაიწყო 1968 წელს. შემდეგ პიტერ გლეიზერმა აჩვენა მასიური სატელიტური ტექნოლოგიის იდეა. მათზე მზის კოლექტორი დამონტაჟდა. მისი ზომა არის 1 კვადრატული მილი. აღჭურვილობა უნდა განთავსდეს ეკვატორის ზონიდან 36000 კმ სიმაღლეზე. მიზანია მზის ენერგიის შეგროვება და გარდაქმნა ელექტრომაგნიტურ ზოლად, მიკროტალღურ ნაკადად. ამ გზით სასარგებლო ენერგია უნდა გადაეცეს უზარმაზარ მიწისზედა ანტენებს.
1970 წელს აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტმა NASA-სთან ერთად შეისწავლა გლაზერის პროექტი. ეს არის Solar Power Satellite (აბრევიატურა SPS).
სამი წლის შემდეგ, მეცნიერს მიენიჭა პატენტი შემოთავაზებული ტექნიკისთვის. იდეა, თუ განხორციელდება, გამორჩეულ შედეგებს მოიტანს. მაგრამ იყვნენგანხორციელდა სხვადასხვა გათვლები და აღმოჩნდა, რომ დაგეგმილი თანამგზავრი გამოიმუშავებდა 5000 მეგავატ ენერგიას, დედამიწა კი სამჯერ ნაკლებს მიაღწევდა. ჩვენ ასევე დავადგინეთ ამ პროექტის სავარაუდო ხარჯები - 1 ტრილიონი დოლარი. ამან აიძულა მთავრობა დაეხურა პროგრამა.
90s
მომავალში დაგეგმილი იყო თანამგზავრების უფრო მოკრძალებულ სიმაღლეზე განთავსება. ამისათვის მათ უნდა გამოეყენებინათ დედამიწის დაბალი ორბიტები. ეს კონცეფცია შემუშავდა 1990 წელს ცენტრის მკვლევარებმა. M. V. Keldysh.
მათი გეგმის მიხედვით, 21-ე საუკუნის 20-30-იან წლებში 10-30 სპეცსადგური უნდა აშენდეს. თითოეული მათგანი მოიცავს 10 ენერგეტიკულ მოდულს. ყველა სადგურის ჯამური პარამეტრი იქნება 1,5 - 4,5 გვტ. დედამიწაზე ინდიკატორი მიაღწევს მნიშვნელობებს 0,75-დან 2,25 გვტ-მდე.
და 2100 წლისთვის სადგურების რაოდენობა 800-მდე გაიზრდება. დედამიწაზე მიღებული ენერგიის დონე იქნება 960 გიგავატი. მაგრამ დღეს არ არსებობს ინფორმაცია ამ კონცეფციაზე დაფუძნებული პროექტის შემუშავების შესახებ.
NASA და იაპონიის ქმედებები
1994 წელს ჩატარდა სპეციალური ექსპერიმენტი. მას უმასპინძლა აშშ-ს საჰაერო ძალებმა. მათ განათავსეს მოწინავე ფოტოელექტრული თანამგზავრები დედამიწის დაბალ ორბიტაზე. ამ მიზნით გამოიყენეს რაკეტები.
1995 წლიდან 1997 წლამდე ნასამ ჩაატარა კოსმოსური ენერგიის საფუძვლიანი კვლევა. გაანალიზდა მისი კონცეფციები და ტექნოლოგიური სპეციფიკა.
1998 წელს იაპონია ჩაერია ამ სფეროში. მისმა კოსმოსურმა სააგენტომ დაიწყო პროგრამა კოსმოსური ელექტროსისტემის შესაქმნელად.
1999 წელს ნასამ უპასუხა მსგავსი პროგრამის გაშვებით. 2000 წელს ამ ორგანიზაციის წარმომადგენელმა ჯონ მაკკინსმა ისაუბრა აშშ-ს კონგრესის წინაშე, რომელშიც ნათქვამია, რომ დაგეგმილი განვითარება მოითხოვს დიდ ხარჯებს და მაღალტექნოლოგიურ აღჭურვილობას, ისევე როგორც ერთ ათწლეულზე მეტს..
2001 წელს იაპონელებმა გამოაცხადეს კვლევის გააქტიურების გეგმა და საცდელი თანამგზავრის გაშვება 10 კვტ და 1 მეგავატი პარამეტრებით..
2009 წელს, მათმა კოსმოსურმა სააგენტომ გამოაცხადა მათი განზრახვა გაეგზავნა სპეციალური თანამგზავრი ორბიტაზე. ის დედამიწაზე მზის ენერგიას მიკროტალღების გამოყენებით გაგზავნის. მისი საწყისი პროტოტიპი 2030 წელს უნდა გაიხსნას.
ასევე 2009 წელს გაფორმდა მნიშვნელოვანი ხელშეკრულება ორ ორგანიზაციას - Solaren-სა და PG&E-ს შორის. მისი თქმით, პირველი კომპანია კოსმოსში ენერგიას გამოიმუშავებს. და მეორე იყიდის. ასეთი ენერგიის სიმძლავრე 200 მეგავატი იქნება. ეს საკმარისია 250 000 საცხოვრებელი კორპუსის უზრუნველსაყოფად. ზოგიერთი ცნობით, პროექტის განხორციელება 2016 წელს დაიწყო.
2010 წელს, შიმიზუს კონცერნმა გამოაქვეყნა მასალა მთვარეზე ფართომასშტაბიანი სადგურის პოტენციური მშენებლობის შესახებ. მზის პანელები გამოყენებული იქნება დიდი რაოდენობით. მათგან აშენდება სარტყელი, რომელიც იქნება 11000 და 400 კმ (სიგრძე და სიგანე შესაბამისად) პარამეტრები..
2011 წელს რამდენიმე მსხვილმა იაპონურმა კომპანიამ მოიფიქრა გლობალური ერთობლივი პროექტი. იგი მოიცავდა 40 თანამგზავრის გამოყენებას დამონტაჟებული მზის ბატარეებით. ელექტრომაგნიტური ტალღები გახდება დედამიწის ენერგიის გამტარები. სარკე წაიყვანს მათდიამეტრით 3 კმ. ის კონცენტრირებული იქნება ოკეანის უდაბნო ზონაში. პროექტის დაწყება 2012 წელს იყო დაგეგმილი. მაგრამ ტექნიკური მიზეზების გამო ეს არ მოხდა.
პრობლემები პრაქტიკაში
კოსმოსური ენერგიის განვითარებას შეუძლია კაცობრიობის გადარჩენა კატაკლიზმებისგან. თუმცა, პროექტების პრაქტიკულ განხორციელებას ბევრი სირთულე აქვს.
როგორც დაგეგმილია, თანამგზავრების ქსელის მდებარეობას კოსმოსში აქვს შემდეგი უპირატესობები:
- მუდმივი ზემოქმედება მზეზე, ანუ უწყვეტი მოქმედება.
- სრული დამოუკიდებლობა ამინდისა და პლანეტის ღერძის პოზიციისგან.
- არავითარი დილემა კონსტრუქციების მასასთან და მათ კოროზიასთან დაკავშირებით.
გეგმების განხორციელებას ართულებს შემდეგი პრობლემები:
- ანტენის უზარმაზარი პარამეტრები - ენერგიის გადამცემი პლანეტის ზედაპირზე. მაგალითად, იმისთვის, რომ დაგეგმილი გადაცემა მოხდეს მიკროტალღების გამოყენებით 2.25 გჰც სიხშირით, ასეთი ანტენის დიამეტრი იქნება 1 კმ. ხოლო დედამიწაზე ენერგიის ნაკადის მიმღები ზონის დიამეტრი უნდა იყოს მინიმუმ 10 კმ.
- ენერგიის დაკარგვა დედამიწაზე გადაადგილებისას არის დაახლოებით 50%.
- კოლოსური ხარჯები. ერთი ქვეყნისთვის ეს ძალიან მნიშვნელოვანი თანხებია (რამდენიმე ათეული მილიარდი დოლარი).
ეს არის კოსმოსური ენერგიის დადებითი და უარყოფითი მხარეები. მისი ნაკლოვანებების აღმოფხვრასა და მინიმიზაციაში მონაწილეობენ წამყვანი ძალები. მაგალითად, ამერიკელი დეველოპერები ცდილობენ გადაჭრას ფინანსური დილემები SpaceXs Falcon 9 რაკეტების დახმარებით. ეს მოწყობილობები მნიშვნელოვნად შეამცირებს დაგეგმილი პროგრამის (კერძოდ, SBSP თანამგზავრების გაშვების) ხარჯებს..
მთვარის პროგრამა
დევიდ კრისველის კონცეფციის მიხედვით, აუცილებელია მთვარე გამოიყენოს, როგორც საფუძველი საჭირო აღჭურვილობის დასაყენებლად.
ეს არის ოპტიმალური ადგილი დილემის გადასაჭრელად. გარდა ამისა, სად არის შესაძლებელი კოსმოსური ენერგიის განვითარება, თუ არა მთვარეზე? ეს არის ტერიტორია, რომელსაც არ აქვს ატმოსფერო და ამინდი. ელექტროენერგიის გამომუშავება აქ შეიძლება მუდმივად გაგრძელდეს მყარი ეფექტურობით.
გარდა ამისა, ბატარეების მრავალი კომპონენტი შეიძლება აშენდეს მთვარის მასალებისგან, როგორიცაა ნიადაგი. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს ხარჯებს სხვა სადგურების ვარიაციების ანალოგიით.
სიტუაცია რუსეთში
ქვეყნის კოსმოსური ენერგიის ინდუსტრია ვითარდება შემდეგი პრინციპების საფუძველზე:
- ენერგომომარაგება არის სოციალური და პოლიტიკური პრობლემა პლანეტარული მასშტაბით.
- ეკოლოგიური უსაფრთხოება კოსმოსის კომპეტენტური კვლევის დამსახურებაა. მწვანე ენერგიის ტარიფები უნდა იყოს გამოყენებული. აქ აუცილებლად არის გათვალისწინებული მისი მატარებლის სოციალური მნიშვნელობა.
- მუდმივი მხარდაჭერა ინოვაციური ენერგეტიკული პროგრამებისთვის.
- ატომური ელექტროსადგურების მიერ გამომუშავებული ელექტროენერგიის პროცენტი ოპტიმიზაციას საჭიროებს.
- ენერგიის ოპტიმალური თანაფარდობის იდენტიფიცირება მიწისა და სივრცის კონცენტრაციასთან.
- კოსმოსური ავიაციის გამოყენება განათლებისა და ენერგიის გადაცემისთვის.
რუსეთში კოსმოსური ენერგია ურთიერთქმედებს ფედერალური სახელმწიფო უნიტარული საწარმო NPO-ს პროგრამასთან. ლავოჩკინი. იდეა ეფუძნება მზის კოლექტორების და რადიაციული ანტენების გამოყენებას. ძირითადი ტექნოლოგიები - ავტონომიური თანამგზავრები, რომლებიც აკონტროლებენ დედამიწიდანპილოტის პულსის დახმარება.
მიკროტალღური სპექტრი მოკლე, თუნდაც მილიმეტრიანი ტალღებით, გამოიყენება ანტენისთვის. ამის გამო გარე სივრცეში ვიწრო სხივები გამოჩნდება. ამას დასჭირდება მოკრძალებული პარამეტრების გენერატორები და გამაძლიერებლები. მაშინ საჭირო იქნება მნიშვნელოვნად უფრო პატარა ანტენები.
TsNIIMash-ის ინიციატივა
2013 წელს, ამ ორგანიზაციამ (რომელიც ასევე არის როსკოსმოსის მთავარი სამეცნიერო განყოფილება) შესთავაზა შიდა კოსმოსური მზის ელექტროსადგურების აშენება. მათი სავარაუდო სიმძლავრე იყო 1-10 გვტ დიაპაზონში. ენერგია დედამიწას უსადენოდ უნდა გადაეცეს. ამ მიზნით, აშშ-სა და იაპონიისგან განსხვავებით, რუსი მეცნიერები აპირებდნენ ლაზერის გამოყენებას.
ბირთვული პოლიტიკა
მზის ბატარეების მდებარეობა სივრცეში გარკვეულ უპირატესობებს გულისხმობს. მაგრამ აქ მნიშვნელოვანია მკაცრად დაიცვან აუცილებელი ორიენტაცია. ტექნიკა არ უნდა იყოს ჩრდილში. ამასთან დაკავშირებით, მრავალი ექსპერტი სკეპტიკურად უყურებს მთვარის პროგრამას.
და დღეს ყველაზე ეფექტურ მეთოდად ითვლება "კოსმოსური ბირთვული ენერგია - მზის კოსმოსური ენერგია". იგი მოიცავს კოსმოსში ძლიერი ბირთვული რეაქტორის ან გენერატორის განთავსებას.
პირველ ვარიანტს აქვს უზარმაზარი მასა და საჭიროებს ფრთხილად მონიტორინგს და მოვლას. თეორიულად, ის შეძლებს კოსმოსში ავტონომიურად მუშაობას არა უმეტეს ერთი წლის განმავლობაში. ეს ძალიან მოკლე დროა კოსმოსური პროგრამებისთვის.
მეორეს აქვს მყარი ეფექტურობა. მაგრამ კოსმოსურ პირობებში ძნელია ცვალებადობამისი ძალა. დღეს NASA-ს ამერიკელი მეცნიერები ავითარებენ ასეთი გენერატორის გაუმჯობესებულ მოდელს. ამ მიმართულებით ადგილობრივი სპეციალისტებიც აქტიურად მუშაობენ.
კოსმოსური ენერგიის განვითარების ზოგადი მოტივები
ისინი შეიძლება იყოს შიდა და გარე. პირველ კატეგორიაში შედის:
- მსოფლიოს მოსახლეობის მკვეთრი ზრდა. ზოგიერთი პროგნოზით, 21-ე საუკუნის ბოლოსთვის დედამიწის მცხოვრებთა რაოდენობა 15 მილიარდ ადამიანზე მეტი იქნება.
- ენერგიის მოხმარება აგრძელებს ზრდას.
- ენერგიის გამომუშავების კლასიკური მეთოდების გამოყენება არარელევანტური ხდება. ისინი დაფუძნებულია ნავთობსა და გაზზე.
- უარყოფითი გავლენა კლიმატსა და ატმოსფეროზე.
მეორე კატეგორიაში შედის:
- მეტეორიტებისა და კომეტების დიდი ნაწილების პლანეტაზე პერიოდული ვარდნა. სტატისტიკის მიხედვით, ეს ხდება საუკუნეში ერთხელ.
- ცვლილებები მაგნიტურ პოლუსებში. მიუხედავად იმისა, რომ სიხშირე აქ არის 2000 წელიწადში ერთხელ, არსებობს საფრთხე, რომ ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსები შეიცვალოს ადგილები. შემდეგ გარკვეული დროით პლანეტა დაკარგავს თავის მაგნიტურ ველს. ეს სავსეა სერიოზული რადიაციული ზიანით, მაგრამ კარგად დამკვიდრებული კოსმოსური ენერგია შეიძლება გახდეს თავდაცვა ასეთი კატასტროფებისგან.
