1 июня 2023 года ученные из Caltech (Калифорния), впервые осуществили передачу энергии со спутника SSPD-1 на микроволновый приёмник на крыше университета в Пасадене, доказав возможность передачи энергии из космоса на землю.
Идея получать энергию от солнечных батарей из космоса не нова и была оформлена еще в 1968 году инженером NASA Питером Глейзером. До поры идея считалась уделом научной фантастики, но мы рождены, чтоб сказку сделать былью.
Космическая солнечная энергия - своеобразный святой Грааль научного сообщества. Считается, что она несет в себе потенциально неограниченную возобновляемую энергию, лишенную минусов наземных солнечных панелей, но так ли это? Система имеет ряд преимуществ:
- В космосе солнечные панели собирают энергию круглосуточно и стабильно. На них не влияют облака, погода и вращение Земли.
- КПД космических батарей доходит до 30-40% - при том, что на Земле КПД редко превышает 20%.
- Солнечные батареи в космосе вырабатывают в шесть раз больше энергии, чем на Земле.
- Орбитальные электростанции позволят снабжать энергией отдаленные поселения и корабли без прокладки линий электропередач.
Однако есть и недостатки:
- В открытом космосе солнечные батареи изнашиваются в течение 10 лет, им требуется регулярная замена.
- Неблагоприятные условия вынуждают использовать многоуровневую защиту всех элементов модулей батарей, что делает их дороже и массивнее.
- При передаче из космоса на Землю энергии огромная её часть расходуется на превращение из электрической в микроволновую и обратно.
- Если передавать много и часто, это может вызывать радиочастотные помехи.
А выгодно ли это – получать энергию из космоса? По предварительным подсчетам Киотского института (Япония), для получения 1 ГВт энергии с орбиты потребуется орбитальная солнечная электростанция в виде квадрата со сторонами в 2 километра, и обойдется эта конструкция, как минимум, в 7 миллиардов долларов. Много это или мало, можно оценить по данным таблицы.
Как видим, сегодня космическая энергия обойдётся на порядок дороже атомной. И однако же ведущие страны мира спешат освоить этот дорогой источник. В чём же причина? Давайте разберёмся.
США в рамках операции "Арахна" в 2025 году планируют запустить прототип солнечной электростанции. По задумке военных, сеть американских орбитальных электростанций будет снабжать электричеством военные базы по всему миру, отправляя энергию через микроволновое излучение.
В России завершена разработка проекта солнечной космической электростанции для передачи энергии с орбиты на землю. Станция планируется беспилотной, площадь её батарей - 70 квадратных метров. Она будет передавать лазерный луч к наземному приемнику с модулями из арсенида галлия. Такой приемник особенно актуален для обеспечения электричеством районов Крайнего Севера, ведь там нет инфраструктуры.
Можно также передавать энергию на другие космические аппараты для их перезарядки. Станция будет работать импульсно: накапливать заряд в аккумуляторах и передавать энергию в течение наносекунд. Настолько короткое время передачи обеспечивает очень низкую рассеиваемость луча, то есть энергия почти не будет теряться в атмосфере.
Уже сейчас группа молодых инженеров РКК "Энергия" разрабатывает любопытный проект: будут заряжать лазерным лучом с Земли висящий в воздухе беспилотный летательный аппарат.
В Киотском университете Японии развлекаются по-своему - в 2009 году с дирижабля была осуществлена передача энергии на мобильный телефон человека на поверхности Земли. В 2015 году на 50 метров горизонтально передали 1,8 кВт энергии - достаточное количество, чтобы нагреть чайник. Амбициозные японцы думают о массовом получении энергии из космоса, и планируют в 2025 году запустить собственный спутник-электростанцию.
В Китае намерены построить орбитальную электростанцию к 2030 году. Китайцы планируют передавать энергию через микроволновое излучение. На Земле радиоволны будут улавливать выпрямляющей антенной и переводить в энергию постоянного тока. Исследователи уверяют, что планету не поджарит гигантской микроволновкой и люди дополнительное излучение даже не заметят.
В настоящее время существует два варианта передачи энергии из космоса: в виде микроволнового излучения (доминирует в США и Китай) и лазером (Россия). При нынешнем развитии спутниковой навигации поток энергии можно направить четко на приемник.
А вдруг станция случайно промажет? А вдруг станция СПЕЦИАЛЬНО промажет? А если "решит аварийно заправить" вражеский спутник? Его и атмосфера не защитит.
Кажется, именно военное использование электростанций на космической энергии оправдывает их разработку. Судите сами:
- Технология дорогая и сложная.
- Строительство электростанции обойдётся в миллиарды долларов.
- Чтобы доставить строительные блоки на орбиту, корабли выбросят в атмосферу огромное количество загрязняющих веществ.
- При передаче энергии на поверхность Земли возможен нагрев атмосферы, радиопомехи и прочие явления.
Подобные минусы могла бы перевесить только возможность получить на орбите эдакого бога-громовержца, который карает врагов, в каком бы полушарии Земли они не находились.
Поживем – увидим. Данная технология, в любом случае, будет большим шагом вперед и важным этапом обеспечения энергией будущих космических объектов и заводов. Им атмосфера точно не будет мешать.
Список использованных источников прилагается в закрепленном комментарии
