Европейские инженеры мечтают вывести в космос демонстрационный энергетический аппарат где-то в наступившем десятилетии, однако прежде нужно решить ряд технических вопросов, а также привлечь в проект инвесторов.

Орбитальные электростанции не первое десятилетие остаются предметом дискуссий, и лишь в последнее время наметились шаги к реализации таких проектов. Теперь о вступлении в гонку заявил один из крупнейших мировых производителей космической техники — EADS Astrium.

Идея космических электростанций скрывает в себе много плюсов, но также и подводных камней. Тем не менее американцы, к примеру, полны решимости запитать из космоса округ Фресно уже в 2016 году (заявленная мощность системы — 200 мегаватт).

Ещё раньше, в 2015-м, большая группа японских компаний планирует вывести на орбиту демонстрационный аппарат, переправляющий на грунт 100 киловатт мощности. Этот спутник должен проложить дорогу орбитальной системе аж на 1 гигаватт, которую Страна восходящего солнца намерена развернуть в 2030-м.

Специалисты EADS Astrium выдают куда более сдержанные прогнозы о темпах внедрения данной технологии. Они не делают никаких заявлений относительно промышленного варианта орбитальной электростанции, зато приглашают партнёров (национальные космические агентства, энергетические компании) принять участие в разработке и постройке экспериментального спутника, который доказал бы реализуемость идеи.

Если в американском плане для передачи энергии с орбиты на Землю задействованы СВЧ-волны, а японцы ещё не определились с выбором (микроволновый излучатель или лазер), то EADS делает ставку на инфракрасный лазерный луч.

Также ещё предстоит подобрать оптимальный дизайн лазера и приёмника. Скажем, излучатель должен быть достаточно мощным, но при этом лёгким. Есть и ещё одна непростая дилемма: с одной стороны, силовой луч должен быть достаточно хорошо сфокусирован, чтобы на земле при разумных размерах преобразователя можно было получать от него полезную мощность, с другой — «энергетический луч» не должен поджаривать всё подряд при внеплановом отклонении от цели.

По словам Роберта Лейна (Robert Laine), технического директора Astrium, компания подошла к той точке, когда можно говорить о постройке демонстрационного спутника, расcчитанного на пересылку из космоса на Землю скромных 10–20 киловатт. Такой аппарат, по его словам, может быть создан в следующие пять лет.

Источник: http://www.membrana.ru/lenta/?…

А тем временем…

Специалисты проявляют все больший интерес к использованию солнечной энергии, в том числе, к созданию солнечных космических электростанций. Сотрудники ФГУП НПО им. Лавочкина предлагают новый принцип построения такой электростанции.

Существующие проекты солнечных космических электростанций предполагают использование высокоэффективных космических батарей. Такие батареи есть, но проект реализовать трудно по нескольким причинам. Орбитальная конструкция для сбора солнечной энергии должна быть очень большой: к примеру, для получения 10 ГВт электроэнергии с 10% эффективностью фотопреобразователей потребуется около 10 км². Затем собранную энергию надо будет передать на Землю в виде хорошо сфокусированного СВЧ-пучка. Для этого понадобится космическая передающая антенна размерами более 1 км, а приемную антенну (ретенну) придется делать размером 15 км. Такое оборудование невозможно изготовить, равно как и обеспечить его надежную работу. К тому же возможности ракетно-космической техники не позволяют собрать на орбите такую сложную и большую конструкцию.

Специалисты ФГУП НПО им. Лавочкина предлагают отказаться от построения километровых сооружений и разместить солнечные батареи и излучающие антенны на системе автономных спутников, управляемых по пилотному сигналу с Земли. Для антенны ученые предлагают 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. Кстати, ученые планируют размещать их на привязных аэростатах на высоте 4000 км. При таком расположении молекулярный кислород не будет поглощать миллиметровые волны. Кроме того, привязной высотный аэростат можно установить в любом районе.

Излучения с отдельных спутниковых антенн должны сходиться в месте расположения ретенны. Каждый автономный спутник будет представлять собой элемент большого антенного поля, сформированного из флотилии таких космических аппаратов.

Чтобы этот проект можно было реализовать, необходимо создать достаточно большую фотоизлучающую панель, которая преобразует солнечное излучение непосредственно в СВЧ энергию. Современные возможности ракетно-космической техники позволяют в ближайшее время создать космические аппараты с панелями площадью до 500 м2. Эффективность фотопреобразователей сейчас достигает 60%. Возможно, к началу опытно-конструкторских работ по солнечным космическим электростанциям промышленное производство таких преобразователей уже наладят.

А работы предстоят немалые. Нужно будет создать такую полупроводниковую структуру, которая не только преобразует солнечную энергию, но и одновременно излучает ее в СВЧ диапазоне. А также надо разработать систему управления автоматическими космическими аппаратами, которая позволит создать из отдельных спутников единое антенное поле. Чтобы Россия смогла решить проблемы будущего энергетического кризиса и не отставать от развитых стран, эти исследования, по мнению ученых, надо начинать уже сейчас.

Источник: STRF