İnsanlığın çevre açısından kristal temiz enerjiye ihtiyacı var, çünkü modern enerji üretme yöntemleri çevreyi ciddi şekilde kirletiyor. Uzmanlar, yenilikçi yöntemlerle çıkmazdan bir çıkış yolu görüyor. Uzay enerjisinin kullanımıyla ilişkilidirler.
İlk fikirler
Hikaye 1968'de başladı. Ardından Peter Glazer, devasa uydu teknolojisi fikrini gösterdi. Onlara bir güneş kollektörü monte edildi. Büyüklüğü 1 mil karedir. Ekipmanın ekvator bölgesinin 36.000 km yukarısında olması gerekiyordu. Amaç, güneş enerjisini toplamak ve elektromanyetik bir banda, bir mikrodalga akışına dönüştürmektir. Bu şekilde faydalı enerji devasa karasal antenlere iletilmelidir.
1970 yılında ABD Enerji Bakanlığı, NASA ile birlikte Glaser projesini inceledi. Bu, Güneş Enerjisi Uydusu (kıs altma SPS).
Üç yıl sonra, bilim adamına önerilen teknik için bir patent verildi. Fikir, uygulanırsa olağanüstü sonuçlar getirecektir. Ama vardıfarklı hesaplamalar yapıldı ve planlanan uydunun 5000 MW enerji üreteceği ve Dünya'nın üç kat daha az enerjiye ulaşacağı ortaya çıktı. Bu proje için tahmini maliyetleri de belirledik - 1 trilyon dolar. Bu, hükümeti programı kapatmaya zorladı.
90'lar
Gelecekte, uyduların daha mütevazı bir yüksekliğe yerleştirilmesi planlandı. Bunu yapmak için alçak dünya yörüngelerini kullanmak zorunda kaldılar. Bu kavram, 1990 yılında Merkezden araştırmacılar tarafından geliştirilmiştir. M. V. Keldysh.
Onların planlarına göre 21. yüzyılın 20-30'lu yıllarında 10-30 özel istasyon yapılmalı. Her biri 10 enerji modülü içerecek. Tüm istasyonların toplam parametresi 1.5 - 4.5 GW olacaktır. Dünya'da gösterge 0,75 ile 2,25 GW arasındaki değerlere ulaşacaktır.
Ve 2100'e kadar istasyon sayısı 800'e çıkarılacak. Dünya'da alınan enerji seviyesi 960 GW olacak. Ama bugün bu konsepte dayalı bir projenin geliştirildiğine dair bir bilgi bile yok.
NASA ve Japonya eylemleri
94 yılında özel bir deney yapıldı. ABD Hava Kuvvetleri ev sahipliği yaptı. Alçak dünya yörüngesine gelişmiş fotovoltaik uydular yerleştirdiler. Bu amaçla roketler kullanıldı.
1995'ten 1997'ye kadar NASA, uzay enerjisiyle ilgili kapsamlı bir çalışma yürüttü. Kavramları ve teknolojik özellikleri analiz edildi.
1998'de Japonya bu alana müdahale etti. Uzay ajansı, bir uzay elektrik sistemi kurmak için bir program başlattı.
1999'da NASA buna benzer bir program başlatarak yanıt verdi. 2000 yılında, bu organizasyonun bir temsilcisi olan John McKins, ABD Kongresi önünde, planlanan gelişmelerin çok büyük harcamalar ve yüksek teknoloji ekipmanı ve ayrıca bir on yıldan fazla gerektirdiğini belirten bir açıklama yaptı.
2001'de Japonlar, araştırmaları yoğunlaştırma ve 10 kW ve 1 MW parametreleriyle bir test uydusu fırlatma planını duyurdular.
2009'da, uzay araştırma ajansı yörüngeye özel bir uydu gönderme niyetlerini açıkladı. Mikrodalgalar kullanarak Dünya'ya güneş enerjisi gönderecek. İlk prototipi 2030'da piyasaya sürülmelidir.
Ayrıca 2009'da iki kuruluş - Solaren ve PG&E arasında önemli bir anlaşma imzalandı. Buna göre ilk şirket uzayda enerji üretecek. Ve ikincisi onu satın alacak. Bu enerjinin gücü 200 MW olacaktır. Bu, 250.000 konut binası sağlamak için yeterlidir. Bazı haberlere göre proje 2016 yılında uygulanmaya başlandı.
2010 yılında, Shimizu endişesi, ayda büyük ölçekli bir istasyonun potansiyel inşası hakkında materyal yayınladı. Güneş panelleri büyük miktarlarda kullanılacaktır. Onlardan 11.000 ve 400 km (sırasıyla uzunluk ve genişlik) parametrelerine sahip olacak bir kemer inşa edilecek.
2011'de birkaç büyük Japon şirketi küresel bir ortak proje tasarladı. Güneş pilleri monte edilmiş 40 uydunun kullanımını içeriyordu. Elektromanyetik dalgalar, Dünya'ya enerji iletkenleri olacak. Ayna onları alacak3 km çapındadır. Okyanusun çöl bölgesinde yoğunlaşacak. Projenin 2012 yılında başlaması planlanıyordu. Ancak teknik nedenlerden dolayı bu olmadı.
Uygulamadaki sorunlar
Uzay enerjisinin gelişimi insanlığı felaketlerden kurtarabilir. Ancak projelerin pratikte uygulanmasının birçok zorluğu vardır.
Planlandığı gibi, bir uydu ağının uzaydaki konumu aşağıdaki avantajlara sahiptir:
- Güneş'e sürekli maruz kalma, yani sürekli hareket.
- Hava koşullarından ve gezegenin ekseninin konumundan tam bağımsızlık.
- Yapıların kütlesi ve korozyonu ile ilgili ikilem yok.
Planların uygulanması aşağıdaki problemlerden dolayı karmaşıktır:
- Antenin devasa parametreleri - gezegenin yüzeyine enerji vericisi. Dolayısıyla, örneğin, 2.25 GHz frekansına sahip mikrodalgalar kullanılarak gerçekleşmesi amaçlanan iletim için, böyle bir antenin çapı 1 km olacaktır. Ve Dünya'da enerji akışını alan bölgenin çapı en az 10 km olmalıdır.
- Dünya'ya taşınırken enerji kaybı yaklaşık %50'dir.
- Muazzam masraflar. Bir ülke için bunlar çok önemli miktarlar (birkaç on milyarlarca dolar).
Bunlar uzay enerjisinin artıları ve eksileri. Önde gelen güçler, eksikliklerinin giderilmesi ve en aza indirilmesi ile uğraşmaktadır. Örneğin, Amerikalı geliştiriciler, SpaceX'in Falcon 9 roketleri yardımıyla finansal ikilemleri çözmeye çalışıyorlar. Bu cihazlar, planlanan programın uygulanmasının (özellikle SBSP uydularının fırlatılması) maliyetini önemli ölçüde az altacaktır.
Ay programı
David Criswell'in konseptine göre, gerekli ekipmanı yerleştirmek için Ay'ı bir üs olarak kullanmak esastır.
Bu, ikilemi çözmek için en uygun yer. Ayrıca, Ay'da değilse, uzay enerjisini geliştirmek nerede mümkün? Bu, atmosferi ve havası olmayan bir bölge. Buradaki güç üretimi, sağlam bir verimlilikle sürekli devam edebilir.
Ayrıca, pillerin birçok bileşeni toprak gibi ay malzemelerinden yapılabilir. Bu, diğer istasyon varyasyonlarına benzer şekilde maliyetleri önemli ölçüde az altır.
Rusya'daki durum
Ülkenin uzay enerjisi endüstrisi aşağıdaki ilkeler temelinde gelişiyor:
- Enerji arzı, gezegen ölçeğinde sosyal ve politik bir sorundur.
- Çevre güvenliği, yetkin uzay araştırmalarının erdemidir. Yeşil enerji tarifeleri uygulanmalı. Burada, taşıyıcısının toplumsal önemi mutlaka dikkate alınır.
- Yenilikçi enerji programları için sürekli destek.
- Nükleer santraller tarafından üretilen elektriğin yüzdesinin optimize edilmesi gerekiyor.
- Yer ve uzay konsantrasyonu ile en uygun enerji oranının belirlenmesi.
- Uzay havacılığının eğitim ve enerji iletimi için uygulanması.
Rusya'daki uzay enerjisi, Federal Devlet Üniter Girişim NPO'nun programı ile etkileşime girer. Lavochkin. Fikir, güneş kollektörleri ve radyasyon antenlerinin kullanımına dayanmaktadır. Temel teknolojiler - Dünya'dan kontrol edilen otonom uydularpilot nabız yardımı.
Anten için kısa, hatta milimetre dalgalara sahip mikrodalga spektrumu kullanılır. Bu nedenle, uzayda dar ışınlar görünecektir. Bu, mütevazı parametrelerin jeneratörlerini ve yükselticilerini gerektirecektir. O zaman önemli ölçüde daha küçük antenlere ihtiyaç duyulacaktır.
TsNIIMash Girişimi
2013 yılında, bu organizasyon (aynı zamanda Roscosmos'un temel bilimsel bölümüdür) ev içi uzay güneş enerjisi santralleri kurmayı teklif etti. Amaçlanan güçleri 1-10 GW aralığındaydı. Enerji kablosuz olarak Dünya'ya iletilmelidir. Bu amaçla ABD ve Japonya'dan farklı olarak Rus bilim adamları lazer kullanmayı amaçladılar.
Nükleer politika
Güneş pillerinin uzaydaki konumu bazı avantajlar anlamına gelir. Ancak burada gerekli yönelimi kesinlikle gözlemlemek önemlidir. Teknik gölgede kalmamalıdır. Bu bağlamda, bazı uzmanlar ay programı konusunda şüpheci.
Ve bugün en etkili yöntem "Uzay nükleer gücü - güneş uzay gücü" olarak kabul ediliyor. Uzaya güçlü bir nükleer reaktör veya jeneratör yerleştirmeyi içerir.
İlk seçenek çok büyük bir kütleye sahiptir ve dikkatli izleme ve bakım gerektirir. Teorik olarak, bir yıldan fazla olmamak üzere uzayda özerk olarak çalışabilecektir. Bu uzay programları için çok kısa bir süre.
İkincisinin sağlam bir verimi var. Ancak uzay koşullarında değişiklik yapmak zordur.onun gücü. Bugün, NASA'dan Amerikalı bilim adamları, böyle bir jeneratörün geliştirilmiş bir modelini geliştiriyorlar. Yerli uzmanlar da bu yönde aktif olarak çalışıyor.
Uzay enerjisinin gelişimi için genel nedenler
İç ve dış olabilirler. İlk kategori şunları içerir:
- Dünya nüfusunda keskin bir artış. Bazı tahminlere göre 21. yüzyılın sonunda Dünya'da yaşayanların sayısı 15 milyardan fazla olacak.
- Enerji tüketimi artmaya devam ediyor.
- Klasik enerji üretim yöntemlerinin kullanımı önemsiz hale geliyor. Petrol ve gaza dayalıdırlar.
- İklim ve atmosfer üzerinde olumsuz etki.
İkinci kategori şunları içerir:
- Periyodik, meteorların ve kuyruklu yıldızların büyük parçalarının gezegenine düşer. İstatistiklere göre bu asırda bir oluyor.
- Manyetik kutuplardaki değişiklikler. Buradaki sıklık 2000 yılda bir olsa da kuzey ve güney kutuplarının yer değiştirmesi tehdidi var. Sonra bir süre için gezegen manyetik alanını kaybedecek. Bu ciddi radyasyon hasarıyla doludur, ancak yerleşik uzay enerjisi bu tür felaketlere karşı bir savunma olabilir.
