Какое место лучше всего подходит для установки солнечных батарей? Конечно же, поближе к Солнцу. И в этом сценарии мы построим самую эффективную солнечную ферму из возможных. И, возможно, это сделает нас цивилизацией второго типа по шкале Кардашева. Сейчас мы выясним:
- Как это будет выглядеть?
- Как близко к нашему солнцу мы могли бы все построить?
- Как бы мы передали эту энергию на Землю?
Каждую секунду Солнце производит больше энергии, чем мы, люди, использовали за всю историю человечества. И каждые 90 минут Земля получает достаточно солнечного света, чтобы обеспечить человечество энергией на целый год. Но мы все еще далеки от того, чтобы собрать даже малую часть всей этой энергии. В 2021 году из всего произведенного нами электричества только 3,1% было получено от солнечных батарей. Даже если мы построим больше солнечных ферм здесь, на Земле, не вся энергия Солнца дойдет до нас. Наша звезда излучает энергию во всех направлениях. И не весь свет, попадающий на Землю, даже соприкасается с поверхностью нашей планеты. Часть света отражается или поглощается нашей атмосферой и облаками. Учитывая, сколько энергии теряется еще до того, как солнечный свет достигает солнечных ферм на Земле, гораздо эффективнее было бы разместить солнечные батареи так, чтобы они были обращены к Солнцу 24 часа в сутки, каждый день.
Если бы вы действительно хотели максимально использовать наш потенциал солнечной энергии, вам нужно было бы начать со строительства большого количества панелей. Солнечные панели состоят из фотоэлектрических элементов, или фотоэлементов, которые преобразуют солнечный свет в электричество. И примерно 95% продаваемых сегодня модулей сделаны из силикона. К сожалению, прежде чем доставить солнечные панели в космос, вам придется изготовить эти элементы на Земле. А транспортировка обойдется в копеечку. Чтобы сэкономить на расходах, вы захотите изготовить солнечные батареи из как можно более легких материалов.
Одна из идей - сделать солнечные батареи из легкого арсенида галлия. Из этого материала можно создать отдельные солнечные батареи размером с обеденную тарелку. Доставив их на орбиту Земли, можно было бы собрать их в блоки площадью до 60 кв. м (645 кв. футов). Это примерно размер четырех парковочных мест. Имея хороший запас солнечных батарей, вы можете начать планировать их расположение вокруг Солнца. Одна из моделей, которую можно рассмотреть, - сфера Дайсона.
Это гигантская мегаструктура, которую мы могли бы создать вокруг Солнца. Ученый, предложивший эту идею, фактически украл ее у инопланетян. Он предположил, что гораздо более развитая инопланетная цивилизация построила эту полую сферу вокруг своей звезды, чтобы собрать всю ее энергию. Так что если эти теоретические инопланетяне смогли так перестроить свой планетарный район, то и мы сможем это сделать, верно? Я уже говорил, что сфера Дайсона должна быть гигантской? Расстояние вокруг Солнца, или его окружность, составляет около 4,4 млн км. Таким образом, нам потребуются миллионы, если не миллиарды, отдельных солнечных батарей, чтобы обнять наше Солнце. Наша сфера Дайсона должна находиться немного дальше от Солнца, чтобы не касаться его раскаленной поверхности. Другими словами, гигантская мегаструктура должна быть больше самого Солнца. Может быть, вместо того, чтобы строить такую невероятно массивную структуру, можно было бы отправить на орбиту Солнца множество солнечных батарей, которые бы самостоятельно вращались вокруг него. А со временем можно было бы добавлять все больше и больше солнечных панелей, чтобы создать более крупные и сложные структуры. Конечно, материалы, из которых вы построили солнечные панели, никак не смогут приблизиться к Солнцу, не расплавившись. Но так ли это? Солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe прошел через слой короны Солнца и нагрелся до 1 400 °C (2 550 °F). Впечатляет, но это холодно по сравнению с температурой самой короны. Там температура достигает миллионов градусов. Да, вы не сможете подобраться так близко к Солнцу, если только человечество не придумает множество сверхжаропрочных материалов.
Но можно построить солнечные электростанции чуть дальше от Солнца. Может быть, где-то на полпути между ним и Землей. Вы все равно сможете получать оттуда огромное количество энергии. Теоретически, если площадь вашей космической солнечной электростанции составит 10 кв. км, она сможет обеспечить энергией 1,5 миллиона домов. Сравните это с поверхностью Земли, где для выработки такого же количества энергии потребуется около шести миллионов солнечных панелей. Если говорить о снабжении Земли энергией, то как именно вам удастся доставить всю эту энергию обратно на нашу планету, чтобы мы могли ее использовать?
Система передачи энергии должна быть беспроводной. А это означает использование микроволнового излучения. Вам потребуется построить массивные антенны. Ваша космическая солнечная ферма будет посылать микроволны обратно на Землю, а здесь мы будем превращать их в электричество. Эти антенны займут много земли, но они станут вашим любимым живописным видом. Конечно, можно усилить микроволновый сигнал от солнечной фермы и использовать меньшие антенны, чтобы поймать его на Земле. Но это сопряжено с большим риском. Микроволновое излучение может нагревать ткани вашего тела так же, как оно нагревает пищу в микроволновой печи. Это означает, что достаточно сильный микроволновый сигнал может вызвать болезненные ожоги. Он может даже сварить вас изнутри. И не только вас. Микроволновое излучение поджарит все, что содержит воду. Океаны, озера и реки могут начать кипеть. Если водоемы под земной корой достаточно нагреются, внутреннее давление может привести к взрыву всей планеты. Но если бы удалось обойти эти ужасающие недостатки, размещение солнечных батарей в космосе стало бы огромным прогрессом для нашей цивилизации. Это может даже стать шагом вперед по шкале Кардашева.
Эта шкала оценивает уровень развития цивилизации по количеству производимой ею полезной энергии. Сейчас мы относимся к цивилизации типа 0, потому что даже не собираем всю энергию с нашей планеты. Если бы мы смогли использовать всю энергию Солнца через сферу Дайсона или солнечные батареи, вращающиеся вокруг него, мы бы поднялись до уровня цивилизации второго типа. Это означает, что у нас было бы больше энергии, чем мы можем себе представить сейчас. И межзвездные путешествия за пределы нашей Солнечной системы стали бы реальной возможностью. Но сначала мы должны стать цивилизацией первого типа.
Если вам понравилась статья, то добро пожаловать на канал "А что если?"
Также можете узнать "А что если бы Солнце было голубой звездой?"