Да, следуя вначале в фарватере российских космических технологий, Китай продвинулся дальше и сейчас решил ускорить реализацию проекта космической электростанции. Скорее всего, причиной тому стала возможность надвигающегося энергетического кризиса, и, в частности, заявление Байдена о том, что Америка уже сегодня не может производить достаточного количества энергии для потребности страны. Для тех, кто столкнулся с этой темой впервые, объясню почему электростанцию решили строить именно в космосе. Во первых, Китай устремился к чистым энергетическим технологиям, а, во вторых, все дело в том, что солнечную энергию в немалой степени гасит атмосфера Земли с ее газовым составом и облачностью. И, если с одного квадратного метра солнечных батарей на поверхности Земли, грубо говоря, можно можно собрать энергии только на то, чтобы зажечь электрическую лампочку, то в космосе с этого же метра можно заставить заработать утюг.
Сами же проекты брать энергию излучения Солнца непосредственно в космосе были давно, - самый радикальный из них знаменитая пока фантастическая Сфера Дайсона, полностью шарообразно закрывающая воспринимающим энергию слоем все светило.
Однако, проблема была и сейчас состоит в том, что доставить строительные материалы в космос пока достаточно дорого, один килограмм груза обходится от 3 -х до 5-ти тысяч долларов и более. А чтобы получить реальный результат, строительство должно быть действительно масштабным. Ожидается, что суммарная площадь солнечной электростанции Китая составит не менее одного квадратного километра.
И самое интересное, - как будут из космоса передавать эту полученную энергию. Ее будут преобразовывать в СВЧ излучение, то есть, микроволновое излучение и это излучение передавать направленным потоком на Землю, где уже вновь на приемной станции преобразовывать в электрическую. Спросите, - а почему китайцы не боятся СВЧ излучения в таких масштабах и как обойдут поглощение атмосферой и облачностью уже самой микроволновой энергии? О первом расскажем позже, а пока скажем, что по расчетам специалистов выходит - потери могут быть не менее 40 процентов. Однако, китайские друзья обещают, что у них они ограничаться только 2-мя процентами.
И, важный момент, - электростанцию следует строить так, чтобы она была достаточно в стороне и не отбирала энергию Солнца у самой планеты. Предвижу в этом вопросе на той или иной стадии строительства некоторые западные информационные спекуляции. Посмотрим, как это выйдет на практике.
Итак, для строительства этой гигантской конструкции будет задействована сверхтяжёлая ракета-носитель «Чанчжэн-9». Планируется, что усовершенствованная версия ракеты сможет выводить на околоземную орбиту до 150 тонн груза, а на отлетную к Луне траекторию от 50 до 53 тонн. Станцию решено строить на геостационарной орбите, на высоте 35 786 километров, где она сможет постоянно находиться неподвижно над выбранной точкой Земли.
Проект должен начаться с небольшого эксперимента по передаче энергии в 2022 году, а к 2030 году на орбиту планируется вывести полноценную электростанцию мегаваттного класса. Коммерческую станцию гигаваттного класса китайские ученые хотят построить на орбите к 2049 году. По их расчетам для этого потребуется более ста запусков сверхтяжелой ракеты «Чанчжэн-9», в ходе которых на орбиту будет доставлено около 10 тыс. тонн конструкций для сборки сооружения.
Проект наземной станции для принятия высокоэнергетического микроволнового излучения с орбиты в Китае был заложен ещё 4 года назад. Вскоре строительство было заморожено по экономическим и экологическим соображениям, затем снова возобновлено. Цель — к 2030 году принимать энергию с 1-МВт орбитальной станции, а с 2049 — с 1-ГВт.
По словам учёных из Чунцинского университета, передача энергии с орбитальной станции на удалении 36 тыс. км будет свободна от проблем с облачностью и туманами (постоянными в Чунцине), а орбитальная солнечная электростанция будет работать 24 часа в сутки.
Наземную станцию начали строить вблизи деревни Хэпин в районе Бишан (юго-запад Китая). Под площадку отвели 2 га земли и создали вокруг буферную зону в пять раз превышающую занятую объектом. Это связано с понимаемой китайской стороной вредностью микроволнового излучения. Местным строжайше запрещено входить в неё, хотя до космических экспериментов дело ещё не дошло. Учёные уже научились улавливать энергию с воздушных шаров на высоте до 300 м. И осуществили приём энергии с дирижабля на высоте 20 км. Однако, остаются опасения, что микроволновая передача энергии может причинить вред здоровью местных жителей и создаст сильные помехи электронике и беспроводным каналам связи. Все эти и другие проблемы будут изучаться на практике в новом центре, стоимость которого оценивается в 100 млн юаней ($15,4 млн).
Для высокоэнергетического луча с орбиты может найтись немало других применений, например, питание дронов в воздухе или перехват гиперзвуковых ракет. В США также изучают подобную технологию, но пока находятся на ранних этапах прототипирования. Ожидается, что года через два американские военные отправят на орбиту первый демонстратор передатчика энергии на Землю. Эта технология рассматривается как средство обеспечения питанием военных баз.
Власти Великобритании также заинтересовались технологией передачи энергии с орбиты, но пока лишь заказали экспертную оценку возможностей. Зато в Новой Зеландии беспроводную передачу энергии испытывают как способ прокладки энергосетей в труднодоступных местах и для временного подключения абонентов.
В Японии начинали проектные разработки, но, в конце концов, видимо, посчитав данный проект не достаточно реальным, пока решили его не реализовывать.
В России Главное научное учреждение Роскосмоса ЦНИИмаш выступило с инициативой создания российских космических солнечных электростанций (КСЭС) мощностью 1–10 ГВт с беспроводной передачей электроэнергии наземным потребителям.
В ЦНИИмаше обращают внимание, что американские и японские разработчики пошли по пути использования СВЧ-излучения, которое сегодня представляется значительно менее эффективным, чем лазерное.
Проект ФГУП НПО им. Лавочкина предполагает использовать солнечные батареи и излучающие антенны на системе автономных спутников, управляемых по пилотному сигналу с Земли. Для антенны — использовать коротковолновой СВЧ-диапазон вплоть до миллиметровых радиоволн. Это даст возможность формировать в космосе узкие пучки при минимальных размерах генераторов и усилителей. Небольшие генераторы позволят и принимающие антенны сделать на порядок меньше.
