Подпишитесь на нашу ежедневную рассылку с новыми материалами

Наука


Александр Березин,

Солнце, как мы теперь точно знаем, может быть источником сравнительно дешевой энергии. Правда, только днем. Его и в плохую погоду (равно как и зимой в высоких широтах) не хватает для приличного энергоснабжения. То есть надо строить мощности по хранению, а заодно оставлять в качестве резерва реликты тепловой энергетики на случай зимы, когда одной "кубышкой" накопленной энергии не отделаться.

Впрочем, это сугубо ваш взгляд на реалистичные пути обхода непостоянства солнечного излучения. А вот японские коллеги по человечеству (вероятно, в силу специфического менталитета) намерены пойти другим путем, который до этого описывался разве что в научно-фантастической и футуро-утопической литературе. Да что там, они уже пошли.

Первые подобные станции явно будут демонстрационными и небольшими. Но если на них будет отработана технология, позволяющая широкое развёртывание таких систем, космическую индустрию ждет переворот. Здесь и ниже иллюстрации Mafic Studios
Первые подобные станции явно будут демонстрационными и небольшими. Но если на них будет отработана технология, позволяющая широкое развёртывание таких систем, космическую индустрию ждет переворот. Иллюстрация: Mafic Studios

Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) уже в 2030 году собирается запустить на геостационарную орбиту (36 000 км) систему солнечных батарей, которая будет передавать получаемую энергию на Землю, пишет TreeHugger. Поскольку тень от планеты не будет загораживать генерирующие спутники (да и атмосфера с облаками ничего не поглощает), транслировать энергию на поверхность можно круглые сутки — тем более что висеть гелиоаппарат будет все время над одной и той же точкой Земли. По расчетам, такая космическая гелиоэлектростанция будет получать в восемь раз больше света в сутки, чем аналогичная наземная.

Сейчас JAXA проводит наземные эксперименты, чтобы выяснить, какой метод преодоления ключевой трудности таких систем — передачи энергии на поверхность — позволяет с меньшими потерями преодолеть земную атмосферу. Налицо два кандидата: микроволны и лазерные лучи. За микроволны говорит простота оборудования. Лазерный же луч в ИК-диапазоне запросто сможет воспользоваться известным окном прозрачности нашей атмосферы. У обеих технологий есть и недостатки. Во-первых, энергопотери при их использовании составят не менее 30–50%. Ночь и зиму это компенсирует, но вот о более дешевой энергии говорить будет тяжело даже при щадящих по цене запусках на орбиту. Во-вторых, лазерный способ напрямую зависит от облачности, а микроволновый потребует более громоздкой аппаратуры для передачи.

Пока готовится к испытаниям лишь беспроводная система передачи энергии киловаттного класса. Но уже к 2030-му Ясуюки Фукуморо (Yasuyuki Fukumuro) из JAXA надеется на "практическое использование". Кажется совершенным безумием говорить об этом сегодня, когда на килограмм груза, доставленного на орбиту, даже китайцы и SpaceX тратят несколько тысяч долларов. Тем не менее новые технологии производства фотоэлементов подразумевают ничтожно малую толщину солнечных батарей, оттого масса даже сравнительно больших по площадям панелей при рабочей толщине в 100–200 нм действительно может оказаться умеренной.

Понятно и то, что JAXA не собирается выбрасывать тысячи долларов за каждый килограмм раскладных (есть и надувной вариант) солнечных батарей: ведомство намерено создать специальный флот автоматических многоразовых кораблей, которые будут летать на геостационарную орбиту лишь за долю той цены, которую за это требуют сегодняшние одноразовые носители. Кстати, если даже все остальное в этом начинании провалится, за одну успешную реализацию действительно многоразовых конструкций такого рода JAXA надо будет ставить памятник.

А вот японский оптимизм, касающийся трансляции энергии, поражает. Принимающая станция, по расчетам, будет иметь всего 3 км в диаметре, и при этом проектанты надеются на отсутствие паразитной передачи энергии за пределы этого кружка. В микроволновом варианте это будет не так уж просто.

Внимание! У вас отключен JavaScript, ваш браузер не поддерживает HTML5, или установлена старая версия проигрывателя Adobe Flash Player.

Открыть/cкачать видео

Можно спорить о том, насколько экономичной будет такая система в сравнении с теми же наземными гелиотермальными станциями, вкалывающими днем и ночью. В конце концов, гелиоТЭС уже работают, и их мощности измеряются сотнями мегаватт, а к 2030 году могут достичь и сотни ГВт, благо пустынь в наших краях куда больше, чем для этого необходимо. Но с одним спорить не приходится: усилия, потраченные на этот проект, принесут человечеству бездну пользы при любом исходе предприятия.

Какой бы способ передачи энергии на Землю ни был выбран, с его помощью можно будет снабжать и космические зонды (а в будущем — пилотируемые корабли) в любом уголке Солнечной системы.
Какой бы способ передачи энергии на Землю ни был выбран, с его помощью можно будет снабжать и космические зонды (а в будущем — пилотируемые корабли) в любом уголке Солнечной системы.

Наконец, есть область, где космические гелиоэлектростанции будут на коне при любом раскладе: не то что колонизация, но даже приличное исследование Солнечной системы потребует уймы энергии, а перевозка атомных реакторов на ракетах (которые, увы, иногда падают) некоторым землянам кажется не самой безопасной задумкой в человеческой истории. Да и не поставишь на каждый автоматический межпланетный зонд по АЭС, оттого серьезной альтернативы космогелиостанциям и лазерному энергопередатчику здесь нет. И нет ее не только на орбите Плутона, но и при исследованиях всего, что лежит за Марсом, а ведь мы туда когда-нибудь непременно соберемся.

Подумайте еще раз: те же "Вояджеры", которые через дюжину лет станут мертвыми кусками металла из-за отсутствия энергии, могли бы еще долго снабжать нас сведениями о межзвездном пространстве, догадайся конструкторы снабдить их фотоэлементами, принимающими лазерный луч с такой околоземной электростанции. Опять же, противоастероидная система, расположенная в космосе, также потребует энергоснабжения, а откуда его взять? Как ни крути, для чисто космических целей такие станции строить все равно придется.
Нужные услуги в нужный момент
{banner_819}{banner_825}
-50%
-15%
-40%
-10%
-50%
-20%
-10%
-20%
-20%
-12%