Электричество из космоса: фантастика станет реальностью

Даже при беглом прочтении фантастической литературы, написанной приблизительно с середины XX века, можно обратить внимание на ряд идей относительно решения энергетической проблемы с помощью космических технологий. Самые смелые авторы вообще «замахивались» на звездолёты, использующие для межзвёздных прыжков «энергию вакуума». Более рационально мыслящие ограничивались предложениями использовать солнечную энергию.

Советская фантастика того периода особенно часто писала о «цветущих садах за Полярным кругом» благодаря огромным космическим зеркалам, обогревающим эти холодные территории с помощью отражённого солнечного света.

Собственно говоря, человечество научилось использовать солнечную энергию… ещё в каменном веке! Да-да, и не только в виде «солнечных ванн» при отсутствии на небе облачности. Вся растительность на земле, служащая пищей животным, — она ведь растёт за счёт преобразования энергии солнечных лучей в сложные химические реакции фотосинтеза и важнейших процессов растительной жизнедеятельности.

И любые виды доступного людям в древности топлива тоже имели именно «солнечное» происхождение. Это и дрова для костра, это и нефть — останки тех же деревьев, перерабатывавшиеся в «чёрное золото» десятки миллионов лет.

Разве что уже с началом промышленного переворота появились гидроэлектростанции, а с середины прошлого века наука освоила получение электроэнергии за счёт деления ядер урана — и вплотную подошла к использованию термоядерного синтеза. Последний, впрочем, в случае удачи будет всего лишь «бледной копией» сходных процессов термоядерных реакций, бушующих в недрах нашего светила.

В нынешнем столетии стремительное движение научно-технического прогресса, казалось бы, уже вплотную подошло к черте, когда человечество сможет удовлетворять свои запросы в получении энергии Солнца «без посредников» — напрямую. В частности, за счёт солнечных электростанций, работающих на основе солнечных батарей. Соответствующие достижение особенно вдохновили всевозможные «зелёные» движения, требующие скорейшего полного отказа от традиционной энергетики на основе ископаемого, в том числе ядерного, топлива.

Однако уже текущая зима быстро расставила все точки над «i» — «возобновляемые» источники электричества заменить традиционные оказались не в состоянии. В связи с чем мировые цены на газ тут же подпрыгнули в несколько раз.

Причина довольно проста: пресловутая «альтернативка» никак не желает работать на полную мощность тогда, когда эта самая полная мощность особенно нужна. Ведь для оптимальной работы солнечных батарей требуется максимальная освещённость. А она достигается только днём, да и то лишь в часы, близкие к полудню.

Во всяком случае организации, практически занимающиеся установкой солнечных панелей, сразу ориентируют пользователей на то, что всерьёз рассчитывать на их полноценную энергоотдачу следует лишь в период с 9 до 16 часов дня. Просто потому, что раньше и позже этого интервала солнечные лучи начинают освещать Землю под куда большим углом, чем в полдень, а значит, им приходится проходить и через куда более толстый слой атмосферы.

По большому счёту эта закономерность давно известна всем желающим загорать, но имеющим слишком нежную кожу — им рекомендуется выходить на солнце как раз в утренние и вечерние часы, чтобы не «сгореть», получив неприятные солнечные ожоги.

Но ведь и в полдень в безоблачный день земная атмосфера поглощает свыше 95% энергии солнечного излучения. То есть КПД лучей нашего светила не превышает 5%. А до 9 и после 16 часов этот коэффициент становится ещё ниже. Если же на небе появляются тучи, говорить о нормальной работе солнечных панелей можно разве что теоретически.

А ведь зимой солнечные лучи и в середине дня падают на Землю под куда большим углом, чем летом. Что пропорционально отражается и на возможной мощности соответствующих электростанций. Если это вообще можно назвать мощностью… Это если не считать куда более частых зимой пасмурных дней.

В итоге надежды европейских «зелёных» на «скорую смерть традиционной энергетики» и растаяли как дым, зато биржевые цены на «голубое топливо» побили все рекорды.

Однако возможность нивелировать большинство вышеописанных «ахиллесовых пят» солнечной электроэнергетики всё же можно. Только для этого такие электростанции надо вывести в космос. О разработке соответствующего проекта сообщили недавно российские учёные, сотрудничающие с Роскосмосом.

Суть данного предложения — запуск в космос на так называемую «гелиосинхронную орбиту» (такие используются для спутников, проходящих над определённым местом планеты в одно и то же время) своего рода «космической электростанции».

Площадь её солнечных батарей кажется относительно небольшой, всего 75 квадратных метров, но это только кажется. Ведь если вспомнить вышеприведённые нюансы практического применения таких панелей на Земле, каждый «квадрат» космической панели по своей производительности будет превышать своего «земного коллегу» в несколько десятков раз.

Но как же передавать получаемую энергию на планету? Провода в космос ведь не протянешь, и даже при использовании каких-нибудь фантастических «суперзеркал» потери энергии в атмосфере будут 95%-ными как минимум.

Данное препятствие планируется преодолеть с помощью лазера. «Пиковые» мощности этих устройств давно уже превысили тераватты (то есть тысячу триллионов ватт).

Лазеры постоянной мощности где-то так в 500 кВт ещё десять лет назад были уже «банальностью». Узкий, практически не расходящийся луч лазера способен пробить атмосферу подобно иголке и передать на приёмное устройство на земной поверхности почти всю накопленную в космосе энергию.

Кстати, на «космической электростанции» будут и достаточно объёмные аккумуляторы, способные накопить большой энергозапас для последующей его передачи почти мгновенным импульсом.

Кроме того, такие специализированные спутники могут быть использованы в качестве этаких «космических заправок», делясь избытком своих энергетических запасов с менее энергообеспеченными «коллегами», другими спутниками и космическими кораблями.

Конечно, речь пока идёт не о «выращивании яблонь за Полярным кругом». Приёмные станции планируется размещать в труднодоступных местах, расположенных, скажем, на арктических островах, в тайге, высокогорных и других труднодоступных районах. В общем, там, куда ЛЭП не протянешь, а электростанцию строить нерентабельно, особенно если припасы приходится доставлять по воздуху.

С другой стороны, данный проект Роскосмоса — это пока лишь начало. С каждым годом совершенствуются технологии изготовления солнечных батарей, лазеров, снижается стоимость вывода грузов на орбиту. Так что, как знать, может, не в таком уж и далёком будущем благодаря «дармовой» энергии Солнца холодные районы России и впрямь станут пригодными для культурного земледелия…

Юрий Носовский

 31.01.2022

Адрес материала: https://www.pravda.ru/science/1679255-elektrichestvo_iz_kosmosa/

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*