Insoniyat ekologik nuqtai nazardan kristalli toza energiyaga muhtoj, chunki energiya ishlab chiqarishning zamonaviy usullari atrof-muhitni jiddiy ifloslantiradi. Mutaxassislar boshi berk ko'chadan chiqish yo'lini innovatsion usullarda ko'rmoqda. Ular kosmik energiyadan foydalanish bilan bog'liq.
Dastlabki fikrlar
Hikoya 1968 yilda boshlangan. Keyin Piter Gleyzer massiv sun'iy yo'ldosh texnologiyasi g'oyasini namoyish etdi. Ularga quyosh kollektori o'rnatildi. Uning maydoni 1 kvadrat milyani tashkil qiladi. Uskunalar ekvator zonasidan 36 000 km balandlikda joylashgan bo'lishi kerak edi. Maqsad quyosh energiyasini to'plash va elektromagnit tarmoqqa, mikroto'lqinli oqimga aylantirishdir. Shu tarzda foydali energiya ulkan yer usti antennalariga uzatilishi kerak.
1970-yilda AQSh Energetika vazirligi NASA bilan birgalikda Glaser loyihasini oʻrgandi. Bu Quyosh energiyasi sun'iy yo'ldoshi (qisqartma SPS).
Uch yildan keyin olimga taklif qilingan texnikaga patent berildi. Agar g'oya amalga oshirilsa, ajoyib natijalarga olib keladi. Lekin bor editurli xil hisob-kitoblar olib borildi va rejalashtirilgan sun'iy yo'ldosh 5000 MVt energiya ishlab chiqarishi va Yerga uch barobar kamroq erishishi ma'lum bo'ldi. Biz ushbu loyihaning taxminiy xarajatlarini ham aniqladik - 1 trillion dollar. Bu hukumatni dasturni yopishga majbur qildi.
90s
Kelajakda sun'iy yo'ldoshlarni oddiyroq balandlikda joylashtirish rejalashtirilgan edi. Buning uchun ular past yer orbitalaridan foydalanishlari kerak edi. Ushbu konsepsiya 1990 yilda Markaz tadqiqotchilari tomonidan ishlab chiqilgan. M. V. Keldysh.
Ularning rejasiga koʻra, 21-asrning 20-30-yillarida 10-30 ta maxsus stansiya qurish kerak. Ularning har biri 10 ta energiya modulini o'z ichiga oladi. Barcha stansiyalarning umumiy parametri 1,5 - 4,5 GVtni tashkil qiladi. Yerda indikator 0,75 dan 2,25 GVt gacha bo'lgan qiymatlarga etadi.
Va 2100-yilga kelib stansiyalar soni 800 taga yetkaziladi. Yerda olinadigan energiya darajasi 960 GVtni tashkil qiladi. Ammo bugungi kunda ushbu kontseptsiya asosida loyiha ishlab chiqilishi haqida ham ma'lumot yo'q.
NASA va Yaponiya harakatlari
1994 yilda maxsus tajriba o'tkazildi. Unga AQSh havo kuchlari mezbonlik qildi. Ular ilg'or fotovoltaik sun'iy yo'ldoshlarni past yer orbitasiga joylashtirdilar. Buning uchun raketalar ishlatilgan.
1995 yildan 1997 yilgacha NASA kosmik energiyani chuqur o'rgandi. Uning tushunchalari va texnologik xususiyatlari tahlil qilindi.
1998 yilda Yaponiya bu sohaga aralashdi. Uning kosmik agentligi kosmik elektr tizimini qurish dasturini ishga tushirdi.
1999 yilda NASA shunga o'xshash dasturni ishga tushirish orqali javob berdi. 2000-yilda ushbu tashkilot vakili Jon MakKins AQSh Kongressi oldida nutq so'zlab, rejalashtirilgan ishlanmalar katta xarajatlar va yuqori texnologiyali uskunalarni, shuningdek, o'n yildan ortiq vaqtni talab qilishini aytdi.
2001-yilda yaponlar tadqiqotlarni faollashtirish va 10 kVt va 1 MVt quvvatga ega sinov sun'iy yo'ldoshini uchirish rejasini e'lon qildi.
2009 yilda ularning kosmik tadqiqotlar agentligi orbitaga maxsus sun'iy yo'ldosh yuborish niyatini e'lon qildi. U mikroto'lqinlar yordamida Yerga quyosh energiyasini yuboradi. Uning dastlabki prototipi 2030 yilda ishga tushirilishi kerak.
Shuningdek, 2009 yilda ikki tashkilot - Solaren va PG&E o'rtasida muhim shartnoma imzolangan. Unga ko‘ra, birinchi kompaniya koinotda energiya ishlab chiqaradi. Va ikkinchisi uni sotib oladi. Bunday energiyaning quvvati 200 MVt bo'ladi. Bu 250 ming turar-joy binolarini u bilan ta'minlash uchun etarli. Ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, loyiha 2016 yilda amalga oshirila boshlangan.
2010-yilda Shimizu konserni Oyda keng koʻlamli stansiya qurilishi mumkinligi haqidagi materialni eʼlon qildi. Quyosh panellari katta miqdorda qo'llaniladi. Ulardan 11 000 va 400 km parametrlarga ega bo'lgan kamar quriladi (mos ravishda uzunlik va kenglik).
2011-yilda bir qancha yirik yapon kompaniyalari global qoʻshma loyihani oʻylab topdilar. Bu quyosh batareyalari o'rnatilgan 40 sun'iy yo'ldoshdan foydalanishni o'z ichiga olgan. Elektromagnit to'lqinlar Yerga energiya o'tkazuvchisiga aylanadi. Ko'zgu ularni oladidiametri 3 km. U okeanning cho'l zonasida to'planadi. Loyiha 2012 yilda ishga tushirilishi rejalashtirilgan edi. Lekin texnik sabablarga ko'ra bu sodir bo'lmadi.
Amaldagi muammolar
Kosmik energiyaning rivojlanishi insoniyatni kataklizmlardan qutqarishi mumkin. Biroq, loyihalarni amaliy amalga oshirishda ko'plab qiyinchiliklar mavjud.
Rejaga koʻra, sunʼiy yoʻldoshlar tarmogʻining fazoda joylashishi quyidagi afzalliklarga ega:
- Quyoshga doimiy ta'sir qilish, ya'ni doimiy harakat.
- Ob-havo va sayyora oʻqining holatidan toʻliq mustaqillik.
- Tuzilishlar massasi va ularning korroziyasi bilan bogʻliq muammolar yoʻq.
Rejalarni amalga oshirish quyidagi muammolar tufayli murakkablashadi:
- Antennaning katta parametrlari - sayyora yuzasiga energiya uzatuvchi. Masalan, 2,25 gigagertsli chastotali mikroto'lqinlar yordamida mo'ljallangan uzatishni amalga oshirish uchun bunday antennaning diametri 1 km bo'ladi. Yerdagi energiya oqimini qabul qiluvchi zonaning diametri esa kamida 10 km boʻlishi kerak.
- Yerga koʻchganda energiya yoʻqolishi taxminan 50%.
- Buyuk xarajatlar. Bir mamlakat uchun bu juda katta miqdorlar (bir necha o'n milliard dollar).
Bular kosmik energiyaning ijobiy va salbiy tomonlari. Etakchi vakolatlar uning kamchiliklarini bartaraf etish va kamaytirish bilan shug'ullanadi. Masalan, amerikalik ishlab chiquvchilar SpaceXs Falcon 9 raketalari yordamida moliyaviy muammolarga yechim topishga harakat qilmoqda. Ushbu qurilmalar rejalashtirilgan dasturni amalga oshirish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi (xususan, SBSP sun'iy yo'ldoshlarini uchirish).
Oy dasturi
Devid Krisvel kontseptsiyasiga koʻra, Oydan kerakli jihozlarni joylashtirish uchun asos sifatida foydalanish zarur.
Bu dilemmani hal qilish uchun eng maqbul joy. Bundan tashqari, Oyda bo'lmasa, kosmik energiyani qayerda rivojlantirish mumkin? Bu atmosfera va ob-havoga ega bo'lmagan hudud. Bu yerda energiya ishlab chiqarish barqaror samaradorlik bilan davom etishi mumkin.
Bundan tashqari, batareyalarning koʻplab qismlari tuproq kabi oy materiallaridan ham yasalishi mumkin. Bu boshqa stansiya oʻzgarishlariga oʻxshab xarajatlarni sezilarli darajada kamaytiradi.
Rossiyadagi vaziyat
Mamlakatning kosmik energetika sanoati quyidagi tamoyillar asosida rivojlanmoqda:
- Energiya ta'minoti sayyoraviy miqyosdagi ijtimoiy va siyosiy muammodir.
- Ekologik xavfsizlik - bu koinotni malakali tadqiq qilishning savobidir. Yashil energiya tariflari qo'llanilishi kerak. Bu erda uning egasining ijtimoiy ahamiyati albatta hisobga olinadi.
- Innovatsion energiya dasturlari uchun doimiy yordam.
- Atom elektr stansiyalarida ishlab chiqariladigan elektr energiyasi foizi optimallashtirilishi kerak.
- Energiyaning yer va fazo kontsentratsiyasi bilan optimal nisbatini aniqlash.
- Kosmik aviatsiyani ta'lim va energiya uzatish uchun qo'llash.
Rossiyadagi kosmik energiya Federal davlat unitar korxonasi NPO dasturi bilan o'zaro ta'sir qiladi. Lavochkin. G‘oya quyosh kollektorlari va radiatsiya antennalaridan foydalanishga asoslangan. Asosiy texnologiyalar - Yerdan boshqariladigan avtonom sun'iy yo'ldoshlaruchuvchi puls yordami.
Antenna uchun qisqa, hatto millimetrli toʻlqinli mikrotoʻlqinli spektr ishlatiladi. Shu sababli, kosmosda tor nurlar paydo bo'ladi. Buning uchun oddiy parametrlarning generatorlari va kuchaytirgichlari kerak bo'ladi. Keyin sezilarli darajada kichikroq antennalar kerak bo'ladi.
TsNIIMash tashabbusi
2013 yilda ushbu tashkilot (Roskosmosning asosiy ilmiy bo'limi ham) mahalliy kosmik quyosh elektr stansiyalarini qurishni taklif qildi. Ularning mo'ljallangan quvvati 1-10 GVt oralig'ida edi. Energiya Yerga simsiz uzatilishi kerak. Buning uchun AQSH va Yaponiyadan farqli oʻlaroq rossiyalik olimlar lazerdan foydalanishni maqsad qilganlar.
Yadro siyosati
Quyosh batareyalarining kosmosda joylashishi ma'lum afzalliklarni nazarda tutadi. Ammo bu erda kerakli yo'nalishga qat'iy rioya qilish muhimdir. Texnika soyada bo'lmasligi kerak. Shu munosabat bilan bir qator ekspertlar oy dasturiga shubha bilan qarashadi.
Va bugungi kunda eng samarali usul "Kosmik yadroviy energiya - quyosh kosmik energiyasi" hisoblanadi. Bu koinotga kuchli yadro reaktori yoki generatorini joylashtirishni oʻz ichiga oladi.
Birinchi variant katta massaga ega va diqqat bilan kuzatish va parvarish qilishni talab qiladi. Nazariy jihatdan u koinotda bir yildan ko‘p bo‘lmagan muddatda avtonom ishlay oladi. Bu kosmik dasturlar uchun juda qisqa vaqt.
Ikkinchisi mustahkam samaradorlikka ega. Ammo kosmik sharoitda farq qilish qiyinuning kuchi. Bugungi kunda NASAning amerikalik olimlari bunday generatorning takomillashtirilgan modelini ishlab chiqishmoqda. Bu yo‘nalishda mahalliy mutaxassislar ham faol ishlamoqda.
Kosmik energiyani rivojlantirishning umumiy sabablari
Ular ichki va tashqi boʻlishi mumkin. Birinchi toifaga quyidagilar kiradi:
- Dunyo aholisining keskin o'sishi. Ba'zi prognozlarga ko'ra, 21-asr oxiriga kelib Yer aholisi soni 15 milliard kishidan oshadi.
- Energiya iste'moli o'sishda davom etmoqda.
- Energiya ishlab chiqarishning klassik usullaridan foydalanish ahamiyatsiz bo'lib bormoqda. Ular neft va gazga asoslangan.
- Iqlim va atmosferaga salbiy ta'sir.
Ikkinchi toifaga quyidagilar kiradi:
- Meteorit va kometalarning katta qismi sayyoraga davriy tushadi. Statistikaga ko'ra, bu asrda bir marta sodir bo'ladi.
- Magnit qutblardagi o'zgarishlar. Bu erda chastota har 2000 yilda bir marta bo'lsa-da, shimoliy va janubiy qutblarning o'rnini almashtirish xavfi mavjud. Keyin ma'lum vaqtgacha sayyora magnit maydonini yo'qotadi. Bu jiddiy radiatsiyaviy zararga olib kelishi mumkin, ammo yaxshi tashkil etilgan kosmik energiya bunday ofatlardan himoyaga aylanishi mumkin.
