Полностью может быть, что лет через 30 на геостационарной орбите обоснуется группировка объектов, любой из которых будет подозрительно припоминать "Звезду погибели". Обширные зеркальные крылья, нечто вроде электрической пушки и наземная приёмная антенна км 10 в поперечнике – так будет смотреться система глобального энергоснабжения.
Точнее, таковой её представляли конструкторы ещё в 1970-х.
И уже тогда это не было научной фантастикой! В связи с энергетическим кризисом южноамериканское правительство выделило $20 миллионов агентству NASA и компании Boeing на проработку проекта огромного спутника SPS (Solar Power Satellite).
По расчётам учёных, один аппарат SPS был бы способен раз в год "собирать" около 5 тыщ мегаватт солнечной энергии, из которых, после всех утрат, две попадало конечным потребителям. Для сопоставления: мощность наикрупнейшей в Рф Саяно-Шушенской ГЭС составляет 6400 мегаватт. Числа сопоставимые.
Правда, оценочная цена проекта, по слухам, составила около триллиона баксов… Вердикт – "экономически нецелесообразен". Но с того времени производительность одних только фотоэлементов выросла в пару раз – с 10% до 40% (поточнее, до 42,8%), не говоря уже о прогрессе в микроэлектронике.
И это не осталось незамеченным: Национальное галлактическое общество (NSS) представило на рассмотрение Министерства обороны США (DoD) доклад, в каком проведён анализ перспектив развития галлактической энергетики и обрисован концептуальный прототип будущей орбитальной электростанции.
Попробуем разобраться, что все-таки мешает запустить её прямо на данный момент.Основное преимущество энергосистемы в открытом космосе – высочайшая эффективность. Рассеивание света и поглощение его энергии атмосферной водой и молекулами газов, входящих в состав воздуха, отымают около 35% энергии фотонов. Но самое главное – непостоянство источника излучения: речь идёт о зависимости от времени суток, сезона и погоды.
Все эти причины понижают суммарный потенциал наземной солнечной батареи на 75-90%, другими словами на порядок. В то же время на геостационарной орбите спутник будет находиться в рабочем режиме фактически круглый год, с малозначительными перерывами в энергоснабжении во время равноденствия – и то на 75 минут.
Для обеспечения "собирательной" функции нового аппарата под кодовым именованием SBPS (Space–Based Solar Power) предлагаются два источника: уже не раз испытанные на обыденных спутниках фотоэлементы, также термические движки. Вариант с солнечными батареями как раз и продвигает NSS.
Другой, более нетребовательной технологией является обыденный термический агрегат, модифицирующий свет в энергию средством его фокусировки – оптической линзой, например. Но у него есть значимый недочет: маленькое отклонение спутника, даже на несколько градусов, вызовет резкое падение мощности, прямо до нуля.
Ну 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.
2-ой важной функцией SBPS – по порядку, но не по значению, – является беспроводная передача энергии. У многих эта разработка ассоциируется с таинственными лучами Теслы и иными чуть не магическими явлениями.
По сути исследования в этом направлении вправду были в первый раз предприняты величавым сербским изобретателем. Но с того времени много воды утекло, и сейчас передача импульса микроволновым лучом не является кое-чем сверхъестественным.
Ещё в процессе проработки насовского проекта в Лаборатории реактивного движения (JPL) удалось достигнуть эффективности 82% — конкретно таковой КПД зарегистрировали приборы при передаче 30 кв на расстояние в одну милю ещё в 1975 году.
Как бы заморочек нет. И всё же у использования микроволновой передачи, в отличие от солнечных батарей, есть ряд ограничений.
Во-1-х, это требования к размеру антенны. Расчёты проявили, что более действенной будет передача на частоте 2,45 гигагерца – это позволяет поддерживать наилучшее соотношение размеров передатчика и приёмника. Но даже в данном случае поперечник спутникового трансмиттера составит один километр, а наземного приёмника – 10 км.
Во-2-х, электроники, способной работать при сверхвысоких температурах (под воздействием прямых солнечных лучей) и делать преобразование электричества в микроволновое излучение, пока просто не существует. По воззрению профессионалов из NSS, неувязка не смотрится нерешаемой, но, как говорится, не узнаешь, пока не попробуешь.
Ну и, в-3-х, сама возможность действенной передачи сигнала с орбиты, невзирая на оптимизм разных групп разработчиков, не полностью явна. Хотя не так давно на Гавайях удалось выполнить коробку импульса на расстояние 148 км – выше официальной границы меж земной атмосферой и космосом.
Так как излучение неионизирующее, заморочек при "прохождении" ионосферы на теоретическом уровне появиться не должно. Но вот получится ли, с учётом рассеивания и адсорбции, удержать КПД трансляции на применимом уровне – пока вопрос открытый.
В сухом остатке, если откинуть сомнения в осуществимости беспроводной галлактической передачи, – только 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 сегодняшней цены пуска кв энергии не может "весить" больше 3-6 кг. В верхнюю границу этого спектра, считают америкосы, проект укладывается – дело только в деньгах и волевом решении правительства.
Цена человеко-часов (а для монтажа пригодится неописуемое количество трудящихся в открытом космосе) заменена в технико-экономическом обосновании механизированной самосборкой. Что тоже непонятно, так как никто не знает, будет ли всё это работать по сути.
Все же создатели проекта полны оптимизма. По оценкам Джона Мэнкинса (John Mankins), ранее работавшего над аналогичной программкой в NASA, при условии выделения финансирования в 2009-м демонстрационную модель спутника мощностью 100 мегаватт получится запустить в 2017 году. А уже к 2020-му (максимум к 2025-му) в космос полетят 5 комплексов суммарной мощностью 20 гигаватт.
Но это составит всего только около 2% каждогоднего употребления электроэнергии в США, так что, по всей видимости, останавливаться на 5 электрических станциях лоббисты галлактической программки не собираются. Что ж, жители страны восходящего солнца, напомним, тоже нацелились на 2030 год со своим планом. Так что какие-то подвижки в этой сфере в последнее время должны произойти.
Вероятнее всего, усилия придётся соединить – по примеру МКС. Америкосы с этим, в принципе, согласны. Ну и программку масштабных галлактических стартов решить в одиночку нереально. Разве что личные пуски посодействуют.
В любом случае проект галлактической электростанции обещает быть одним из главных участников "другой" гонки, на финише которой население земли ждет узреть решение собственных энергетических заморочек.
ужс я даже не могу представить как это больно 