L'umanità ha bisogno di energia cristallina in termini ambientali, poiché i metodi moderni di generazione di energia inquinano gravemente l'ambiente. Gli esperti vedono una via d'uscita dall'impasse nei metodi innovativi. Sono associati all'uso dell'energia spaziale.
Idee iniziali
La storia è iniziata nel 1968. Quindi Peter Glazer ha dimostrato l'idea di una massiccia tecnologia satellitare. Un collettore solare è stato montato su di loro. La sua dimensione è di 1 miglio quadrato. L'attrezzatura doveva trovarsi a un' altitudine di 36.000 km sopra la zona dell'equatore. L'obiettivo è raccogliere e trasformare l'energia solare in una banda elettromagnetica, un flusso di microonde. In questo modo, l'energia utile dovrebbe essere trasmessa a enormi antenne terrestri.
Nel 1970, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, insieme alla NASA, studiò il progetto Glaser. Questo è il Solar Power Satellite (abbreviazione SPS).
Tre anni dopo, allo scienziato fu concesso un brevetto per la tecnica proposta. L'idea, se attuata, porterebbe risultati eccezionali. Ma c'eranosono stati effettuati diversi calcoli e si è scoperto che il satellite pianificato avrebbe generato 5000 MW di energia e la Terra avrebbe raggiunto il triplo. Abbiamo anche determinato i costi stimati per questo progetto: $ 1 trilione. Ciò ha costretto il governo a chiudere il programma.
90s
In futuro, i satelliti avrebbero dovuto essere collocati a un' altezza più modesta. Per fare ciò, hanno dovuto utilizzare orbite terrestri basse. Questo concetto è stato sviluppato nel 1990 dai ricercatori del Centro. MV Keldysh.
Secondo il loro piano, 10-30 stazioni speciali dovrebbero essere costruite negli anni 20-30 del 21° secolo. Ciascuno di essi includerà 10 moduli energetici. Il parametro totale di tutte le stazioni sarà 1,5 - 4,5 GW. Sulla Terra, l'indicatore raggiungerà valori compresi tra 0,75 e 2,25 GW.
E entro il 2100 il numero di stazioni sarà aumentato a 800. Il livello di energia ricevuta sulla Terra sarà di 960 GW. Ma oggi non ci sono informazioni nemmeno sullo sviluppo di un progetto basato su questo concetto.
Azioni NASA e Giappone
Nel 1994 è stato condotto un esperimento speciale. È stato ospitato dalla US Air Force. Hanno posizionato avanzati satelliti fotovoltaici in orbita terrestre bassa. I razzi sono stati usati per questo scopo.
Dal 1995 al 1997, la NASA ha condotto uno studio approfondito sull'energia spaziale. Sono stati analizzati i suoi concetti e le sue specifiche tecnologiche.
Nel 1998, il Giappone è intervenuto in quest'area. La sua agenzia spaziale ha lanciato un programma per costruire un sistema elettrico spaziale.
Nel 1999, la NASA ha risposto lanciando un programma simile. Nel 2000, un rappresentante di questa organizzazione, John McKins, parlò davanti al Congresso degli Stati Uniti affermando che gli sviluppi pianificati richiedono enormi spese e attrezzature ad alta tecnologia, oltre a più di un decennio.
Nel 2001, i giapponesi hanno annunciato un piano per intensificare la ricerca e lanciare un satellite di prova con parametri di 10 kW e 1 MW.
Nel 2009, la loro agenzia di esplorazione spaziale ha annunciato l'intenzione di inviare in orbita uno speciale satellite. Invierà energia solare sulla Terra usando le microonde. Il suo prototipo iniziale dovrebbe essere lanciato nel 2030.
Anche nel 2009 è stato firmato un importante accordo tra due organizzazioni: Solaren e PG&E. Secondo esso, la prima azienda produrrà energia nello spazio. E il secondo lo comprerà. La potenza di tale energia sarà di 200 MW. Questo è sufficiente per dotarlo di 250.000 edifici residenziali. Secondo alcuni rapporti, il progetto ha iniziato ad essere implementato nel 2016.
Nel 2010, la società Shimizu ha pubblicato materiale sulla potenziale costruzione di una stazione su larga scala sulla luna. I pannelli solari saranno utilizzati in grandi quantità. Da loro verrà costruita una cintura, che avrà parametri di 11.000 e 400 km (lunghezza e larghezza, rispettivamente).
Nel 2011, diverse grandi aziende giapponesi hanno concepito un progetto congiunto globale. Ha comportato l'uso di 40 satelliti con batterie solari montate. Le onde elettromagnetiche diventeranno conduttori di energia verso la Terra. Lo specchio li prenderàavente un diametro di 3 km. Sarà concentrato nella zona desertica dell'oceano. Il lancio del progetto era previsto per il 2012. Ma per motivi tecnici, ciò non è accaduto.
Problemi nella pratica
Lo sviluppo dell'energia spaziale può salvare l'umanità dai cataclismi. Tuttavia, l'attuazione pratica dei progetti presenta molte difficoltà.
Come previsto, la localizzazione di una rete di satelliti nello spazio presenta i seguenti vantaggi:
- Esposizione costante al sole, cioè azione continua.
- Completa indipendenza dal tempo e dalla posizione dell'asse del pianeta.
- Nessun dilemma con la massa delle strutture e la loro corrosione.
L'attuazione dei piani è complicata dai seguenti problemi:
- Enormi parametri dell'antenna: il trasmettitore di energia sulla superficie del pianeta. Quindi, ad esempio, affinché la trasmissione prevista avvenga utilizzando microonde con una frequenza di 2,25 GHz, il diametro di tale antenna sarebbe di 1 km. E il diametro della zona che riceve il flusso di energia sulla Terra dovrebbe essere di almeno 10 km.
- La perdita di energia quando ci si sposta sulla Terra è di circa il 50%.
- Spese colossali. Per un paese, si tratta di importi molto significativi (diverse decine di miliardi di dollari).
Questi sono i pro ei contro dell'energia spaziale. Le potenze principali sono impegnate nell'eliminazione e nella riduzione al minimo delle sue carenze. Ad esempio, gli sviluppatori americani stanno cercando di risolvere i dilemmi finanziari con l'aiuto dei razzi SpaceX Falcon 9. Questi dispositivi ridurranno significativamente i costi di attuazione del programma pianificato (in particolare, il lancio di satelliti SBSP).
Programma lunare
Secondo il concetto di David Criswell, è essenziale utilizzare la Luna come base per posizionare l'equipaggiamento necessario.
Questo è il posto ottimale per risolvere il dilemma. Inoltre, dove è possibile sviluppare l'energia spaziale, se non sulla Luna? Questo è un territorio che non ha atmosfera e clima. La produzione di energia qui può continuare continuamente con una solida efficienza.
Inoltre, molti componenti delle batterie possono essere costruiti con materiali lunari, come il suolo. Ciò riduce significativamente i costi per analogia con altre variazioni di stazione.
La situazione in Russia
L'industria energetica spaziale del paese si sta sviluppando sulla base dei seguenti principi:
- L'approvvigionamento energetico è un problema sociale e politico su scala planetaria.
- La sicurezza ambientale è il merito di un'esplorazione spaziale competente. Dovrebbero essere applicate tariffe per l'energia verde. Qui si tiene necessariamente conto del significato sociale del suo portatore.
- Supporto continuo per programmi energetici innovativi.
- La percentuale di elettricità generata dalle centrali nucleari deve essere ottimizzata.
- Identificazione del rapporto ottimale tra energia e concentrazione nel suolo e nello spazio.
- Applicazione dell'aviazione spaziale per l'istruzione e la trasmissione di energia.
L'energia spaziale in Russia interagisce con il programma della Federal State Unitary Enterprise NPO. Lavochkin. L'idea si basa sull'uso di collettori solari e antenne di radiazione. Tecnologie di base: satelliti autonomi controllati dalla Terra aassistenza all'impulso pilota.
Lo spettro delle microonde con onde corte, anche millimetriche, viene utilizzato per l'antenna. A causa di ciò, nello spazio esterno appariranno raggi stretti. Ciò richiederà generatori e amplificatori di parametri modesti. Quindi saranno necessarie antenne significativamente più piccole.
Iniziativa di TsNIIMash
Nel 2013, questa organizzazione (che è anche la divisione scientifica chiave di Roscosmos) ha proposto di costruire centrali solari spaziali domestiche. La loro potenza prevista era compresa tra 1 e 10 GW. L'energia deve essere trasmessa alla Terra in modalità wireless. A tale scopo, a differenza di Stati Uniti e Giappone, gli scienziati russi intendevano utilizzare un laser.
Politica nucleare
La posizione delle batterie solari nello spazio implica alcuni vantaggi. Ma qui è importante osservare rigorosamente l'orientamento necessario. La tecnica non dovrebbe essere nell'ombra. A questo proposito, un certo numero di esperti è scettico sul programma lunare.
E oggi il metodo più efficace è considerato "Energia nucleare spaziale - energia solare spaziale". Implica il posizionamento di un potente reattore nucleare o generatore nello spazio.
La prima opzione ha una massa enorme e richiede un attento monitoraggio e manutenzione. Teoricamente, potrà lavorare autonomamente nello spazio per non più di un anno. Questo è un tempo troppo breve per i programmi spaziali.
Il secondo ha una solida efficienza. Ma in condizioni di spazio è difficile variareil suo potere. Oggi, gli scienziati americani della NASA stanno sviluppando un modello migliorato di un tale generatore. Anche gli specialisti nazionali stanno lavorando attivamente in questa direzione.
Motivi generali per lo sviluppo dell'energia spaziale
Possono essere interni ed esterni. La prima categoria comprende:
- Un forte aumento della popolazione mondiale. Secondo alcune previsioni, il numero di abitanti della Terra entro la fine del 21° secolo sarà di oltre 15 miliardi di persone.
- Il consumo di energia continua ad aumentare.
- L'uso dei metodi classici di generazione di energia sta diventando irrilevante. Sono basati su petrolio e gas.
- Impatto negativo su clima e atmosfera.
La seconda categoria include:
- Cadute periodiche sul pianeta di gran parte di meteoriti e comete. Secondo le statistiche, questo accade una volta al secolo.
- Cambiamenti nei poli magnetici. Sebbene la frequenza qui sia una volta ogni 2000 anni, esiste la minaccia che i poli nord e sud si scambino di posto. Poi per qualche tempo il pianeta perderà il suo campo magnetico. Questo è irto di gravi danni da radiazioni, ma l'energia spaziale ben consolidata potrebbe diventare una difesa contro tali disastri.
