Космическая солнечная электростанция: китайцы хотят построить ее первыми

МОСКВА, 18 мар — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Китайские ученые заявили на днях о планах отправить на орбиту электростанцию для передачи энергии Солнца на Землю. Они уже оборудуют экспериментальную площадку для отработки необходимых технологий. Насколько реален этот проект — в материале РИА Новости.

Светлая альтернатива углю и нефти

Наблюдая каждый день Солнце — природный и практически неисчерпаемый термоядерный реактор — нельзя отказаться от идеи использовать его энергию эффективнее, чем это делают сейчас.

На Земле строят солнечные электростанции большой площади, чтобы получить энергию светила, часть которой теряется в атмосфере. Производительность таких электростанций сильно зависит от погоды, времени года и суток. В космосе подобных проблем нет.

Энергетическую установку лучше всего разместить на геостационарной орбите на высоте 35,7 тысячи километров от поверхности. Там, над экватором, солнечный свет будет постоянно.

Три проблемы

О космической солнечной электростанции говорилось еще в рассказе Айзека Азимова "Логика" 1941 года. Технически все обосновал в 1968 году американский инженер Питер Глейзер. С тех пор разные варианты постоянно обсуждают в научных кругах, в США и ЕС ведутся фундаментальные исследования в этом направлении, но стоимость разработки технологий, доставки груза на орбиту, сборки и эксплуатации слишком велика. Япония и Китай уже озвучили даты запуска и мощность первых опытных установок на орбите.

Ученым и инженерам предстоит решить три сложных, но, в принципе, посильных задачи. Первая — как собрать на орбите установку из фотопреобразователей большой площади.

Ученые из Калтеха (США) предлагают монтировать станцию из плоских модулей размерами 60 на 60 метров каждый. Получится конструкция три на три километра.

Модули — из ультралегких мембраноподобных фотоэлементов, слои-преобразователи которых конвертируют солнечную энергию в микроволны частотой десять гигагерц для накачки излучателя. Их необходимо автоматически позиционировать, чтобы эффективнее собирать солнечное излучение. Кроме того, станция должна маневрировать на орбите, значит, вес конструкции увеличится за счет ракетного топлива.

Вторая проблема — передача энергии на Землю. Обычные фотоэлементы преобразуют свет в электричество. Если их использовать для орбитальной электростанции, придется конвертировать ток в микроволны, СВЧ-волны или обратно в оптические волны для зарядки лазера, чтобы осуществить беспроводную передачу в вакууме и атмосфере.

Мощный луч с орбиты направляется на ректенну — приемник, преобразующий микроволновое излучение в электричество, которое далее подается в сеть. Конечно, необходимо придумать, как сфокусировать и удержать луч на большом расстоянии, как снизить потери энергии в атмосфере при ее ионизации.

Наконец, предстоит обеспечить безопасность передачи энергии. Дело в том, что лазерный и микроволновый луч представляют собой грозное оружие, способное вызвать большие разрушения и жертвы на Земле. Чтобы он попал в приемную антенну, нужно либо увеличить ее размеры до нескольких километров, либо разработать систему высокоточного наведения.

© Иллюстрация РИА Новости

Концепция солнечной электростанции

Азиатский эксперимент

В Китае давно ведутся работы над космической солнечной станцией, поскольку страна испытывает энергетические проблемы. Двадцать лет назад ученые полагали, что проект удастся реализовать в начале столетия, а через несколько десятилетий можно будет приступать к монтажу подобной установки на Луне. В качестве первого шага рассматривались электростанции в виде орбитальных спутников.

Как сообщает научное сообщество Китая, в районе Бишань города Чунцин стартует начальный этап отработки технологий космической электростанции. Ученые попробуют трансформировать электроэнергию в микроволновое излучение и передать с платформы, поднятой на высоту до трехсот метров аэростатом.

В 2021-2025 годах планируется построить небольшую орбитальную электростанцию, а затем — крупную или целую группировку станций. Каждый квадратный метр такой установки будет генерировать 10-14 киловатт электроэнергии. Для сравнения: солнечные батареи на северо-западе Китая дают 0,4 киловатта на квадратный метр.

© Иллюстрация РИА Новости

Солнечная электростанция