De mensheid heeft vanuit milieuoogpunt kristalheldere energie nodig, aangezien moderne methoden voor het opwekken van energie het milieu ernstig vervuilen. Experts zien een uitweg uit de impasse in innovatieve methoden. Ze worden geassocieerd met het gebruik van ruimte-energie.
Eerste ideeën
Het verhaal begon in 1968. Toen demonstreerde Peter Glazer het idee van massale satelliettechnologie. Op hen werd een zonnecollector gemonteerd. De grootte is 1 vierkante mijl. De apparatuur zou zich op een hoogte van 36.000 km boven de evenaar bevinden. Het doel is om zonne-energie op te vangen en om te zetten in een elektromagnetische band, een microgolfstroom. Op deze manier moet bruikbare energie worden overgedragen aan enorme terrestrische antennes.
In 1970 bestudeerde het Amerikaanse ministerie van Energie samen met NASA het Glaser-project. Dit is de Solar Power Satellite (afkorting SPS).
Drie jaar later kreeg de wetenschapper een patent op de voorgestelde techniek. Het idee zou, indien geïmplementeerd, uitstekende resultaten opleveren. Maar er warenverschillende berekeningen werden uitgevoerd, en het bleek dat de geplande satelliet 5000 MW aan energie zou genereren, en de aarde zou drie keer minder bereiken. We hebben ook de geschatte kosten voor dit project bepaald - $ 1 biljoen. Dit dwong de regering om het programma te sluiten.
90s
In de toekomst zouden de satellieten op een meer bescheiden hoogte worden geplaatst. Om dit te doen, moesten ze lage banen om de aarde gebruiken. Dit concept is in 1990 ontwikkeld door onderzoekers van het Centrum. MV Keldysh.
Volgens hun plan zouden er in de jaren 20 en 30 van de 21e eeuw 10 tot 30 speciale stations gebouwd moeten worden. Elk van hen zal 10 energiemodules bevatten. De totale parameter van alle stations zal 1,5 - 4,5 GW zijn. Op aarde bereikt de indicator waarden van 0,75 tot 2,25 GW.
En tegen 2100 zal het aantal stations worden verhoogd tot 800. Het energieniveau dat op aarde wordt ontvangen, zal 960 GW zijn. Maar vandaag is er zelfs geen informatie over de ontwikkeling van een project op basis van dit concept.
NASA en Japan acties
In 1994 werd een speciaal experiment uitgevoerd. Het werd georganiseerd door de Amerikaanse luchtmacht. Ze plaatsten geavanceerde fotovoltaïsche satellieten in een lage baan om de aarde. Hiervoor werden raketten gebruikt.
Van 1995 tot 1997 voerde NASA een grondige studie uit van ruimte-energie. De concepten en technologische bijzonderheden werden geanalyseerd.
In 1998 kwam Japan tussenbeide op dit gebied. Haar ruimteagentschap lanceerde een programma om een elektrisch ruimtesysteem te bouwen.
In 1999 reageerde NASA door een soortgelijk programma te lanceren. In 2000 sprak een vertegenwoordiger van deze organisatie, John McKins, voor het Amerikaanse Congres met een verklaring dat de geplande ontwikkelingen enorme kosten en hightech apparatuur vergen, evenals meer dan een decennium.
In 2001 kondigden de Japanners een plan aan om het onderzoek te intensiveren en een testsatelliet te lanceren met parameters van 10 kW en 1 MW.
In 2009 kondigde hun ruimteverkenningsbureau hun voornemen aan om een speciale satelliet in een baan om de aarde te sturen. Het zal zonne-energie naar de aarde sturen met behulp van microgolven. Het eerste prototype zou in 2030 gelanceerd moeten worden.
Ook in 2009 werd een belangrijke overeenkomst getekend tussen twee organisaties - Solaren en PG&E. Volgens het rapport zal het eerste bedrijf energie gaan produceren in de ruimte. En de tweede zal het kopen. Het vermogen van dergelijke energie zal 200 MW zijn. Dat is genoeg om 250.000 woongebouwen van te voorzien. Volgens sommige rapporten werd het project in 2016 geïmplementeerd.
In 2010 publiceerde het Shimizu-concern materiaal over de mogelijke bouw van een grootschalig station op de maan. Zonnepanelen zullen in grote hoeveelheden worden ingezet. Er zal een band van worden gebouwd, die parameters zal hebben van 11.000 en 400 km (respectievelijk lengte en breedte).
In 2011 bedachten verschillende grote Japanse bedrijven een wereldwijd gezamenlijk project. Het betrof het gebruik van 40 satellieten met gemonteerde zonnebatterijen. Elektromagnetische golven worden geleiders van energie naar de aarde. De spiegel zal ze nemenmet een diameter van 3 km. Het zal worden geconcentreerd in de woestijnzone van de oceaan. Het project zou in 2012 van start gaan. Maar om technische redenen is dit niet gebeurd.
Problemen in de praktijk
De ontwikkeling van ruimte-energie kan de mensheid redden van rampen. De praktische uitvoering van projecten kent echter veel moeilijkheden.
Zoals gepland, heeft de locatie van een netwerk van satellieten in de ruimte de volgende voordelen:
- Constante blootstelling aan de zon, dat wil zeggen continue actie.
- Volledige onafhankelijkheid van het weer en de positie van de planeetas.
- Geen dilemma's met de massa van constructies en hun corrosie.
De uitvoering van de plannen wordt bemoeilijkt door de volgende problemen:
- Enorme parameters van de antenne - de zender van energie naar het oppervlak van de planeet. Dus om bijvoorbeeld de beoogde transmissie te laten plaatsvinden met behulp van microgolven met een frequentie van 2,25 GHz, zou de diameter van een dergelijke antenne 1 km zijn. En de diameter van de zone die de energiestroom op aarde ontvangt, moet minstens 10 km zijn.
- Energieverlies bij verhuizing naar de aarde is ongeveer 50%.
- Kolossale kosten. Voor één land zijn dit zeer aanzienlijke bedragen (enkele tientallen miljarden dollars).
Dit zijn de voor- en nadelen van ruimte-energie. Leidende machten houden zich bezig met het elimineren en minimaliseren van de tekortkomingen ervan. Amerikaanse ontwikkelaars proberen bijvoorbeeld financiële dilemma's op te lossen met behulp van SpaceX's Falcon 9-raketten. Deze apparaten zullen de kosten van de implementatie van het geplande programma (met name het lanceren van SBSP-satellieten) aanzienlijk verlagen.
Maanprogramma
Volgens het concept van David Criswell is het essentieel om de maan te gebruiken als basis voor het plaatsen van de benodigde apparatuur.
Dit is de optimale plaats om het dilemma op te lossen. Trouwens, waar is het mogelijk om ruimte-energie te ontwikkelen, zo niet op de maan? Dit is een gebied dat geen atmosfeer en weer heeft. Stroomopwekking kan hier continu doorgaan met solide efficiëntie.
Bovendien kunnen veel onderdelen van de batterijen worden opgebouwd uit maanmaterialen, zoals aarde. Dit verlaagt de kosten aanzienlijk naar analogie met andere stationsvarianten.
De situatie in Rusland
De ruimte-energie-industrie van het land ontwikkelt zich op basis van de volgende principes:
- Energievoorziening is een sociaal en politiek probleem op planetaire schaal.
- Milieuveiligheid is de verdienste van competente verkenning van de ruimte. Groene energietarieven moeten worden toegepast. Hier wordt noodzakelijkerwijs rekening gehouden met de sociale betekenis van de drager.
- Continue ondersteuning van innovatieve energieprogramma's.
- Percentage elektriciteit opgewekt door kerncentrales moet worden geoptimaliseerd.
- Identificatie van de optimale verhouding van energie met grond- en ruimteconcentratie.
- Toepassing van ruimteluchtvaart voor onderwijs en energietransmissie.
Ruimte-energie in Rusland interageert met het programma van de NPO van de Federale Staat Unitaire Ondernemingen. Lavochkin. Het idee is gebaseerd op het gebruik van zonnecollectoren en stralingsantennes. Basistechnologieën - autonome satellieten bestuurd vanaf de aarde oppiloot puls assistentie.
Het microgolfspectrum met korte, zelfs millimetergolven, wordt gebruikt voor de antenne. Hierdoor zullen er smalle stralen in de ruimte verschijnen. Dit vereist generatoren en versterkers met bescheiden parameters. Dan zijn aanzienlijk kleinere antennes nodig.
Initiatief van TsNIIMash
In 2013 stelde deze organisatie (die ook de belangrijkste wetenschappelijke afdeling van Roscosmos is) voor om zonne-energiecentrales voor thuisgebruik te bouwen. Hun beoogde vermogen lag in het bereik van 1-10 GW. Energie moet draadloos naar de aarde worden verzonden. Voor dit doel waren Russische wetenschappers, in tegenstelling tot de VS en Japan, van plan een laser te gebruiken.
Nucleair beleid
De locatie van zonnebatterijen in de ruimte brengt bepaalde voordelen met zich mee. Maar hier is het belangrijk om de noodzakelijke oriëntatie strikt in acht te nemen. Techniek mag niet in de schaduw staan. In dit opzicht staat een aantal experts sceptisch tegenover het maanprogramma.
En tegenwoordig wordt de meest effectieve methode beschouwd als "Ruimte-kernenergie - zonne-ruimte-energie". Het gaat om het plaatsen van een krachtige kernreactor of generator in de ruimte.
De eerste optie heeft een enorme massa en vereist zorgvuldige monitoring en onderhoud. Theoretisch kan hij maximaal een jaar autonoom in de ruimte werken. Dit is een te korte tijd voor ruimteprogramma's.
De tweede heeft een solide efficiëntie. Maar in ruimteomstandigheden is het moeilijk om te variërenzijn kracht. Tegenwoordig ontwikkelen Amerikaanse wetenschappers van NASA een verbeterd model van zo'n generator. Huisartsen werken ook actief in deze richting.
Algemene motieven voor de ontwikkeling van ruimte-energie
Ze kunnen intern en extern zijn. De eerste categorie omvat:
- Een sterke toename van de wereldbevolking. Volgens sommige voorspellingen zal het aantal inwoners van de aarde tegen het einde van de 21e eeuw meer dan 15 miljard mensen bedragen.
- Energieverbruik blijft stijgen.
- Het gebruik van klassieke methoden voor energieopwekking wordt irrelevant. Ze zijn gebaseerd op olie en gas.
- Negatieve impact op klimaat en atmosfeer.
De tweede categorie omvat:
- Periodieke watervallen op de planeet van grote delen van meteorieten en kometen. Volgens statistieken gebeurt dit eens per eeuw.
- Veranderingen in magnetische polen. Hoewel de frequentie hier eens in de 2000 jaar is, bestaat het gevaar dat de noord- en zuidpool van plaats verwisselen. Dan zal de planeet enige tijd zijn magnetisch veld verliezen. Dit gaat gepaard met ernstige stralingsschade, maar gevestigde ruimte-energie kan een verdedigingsmiddel worden tegen dergelijke rampen.
