ЦНИИмаш, являющийся головным научным учреждением Роскосмоса, озвучил инициативу, согласно которой предлагается создать космические солнечные электростанции с мощностью в 1-10 ГВт, а также способностью беспроводным образом передавать электроэнергию потребителям на Земле. Об этом написало издание «Известие». Какие возможности у космической электроэнергии и какие еще страны работают в этом направлении, выясняли эксперты разделов «Новости науки» и «Новости России» портала для инвесторов «Биржевой лидер».
В чем идея
Как объясняют эксперты, идея состоит в том, чтобы установить на геостационарной орбите отражатели, задача которых улавливать солнечную энергию, а потом преобразовывать и направлять на Землю.
Как рассказал Валерий Мельников, главный научный сотрудник ЦНИИмаша, на сегодня в США сформирован консорциум, в состав которого входят Boeing, Lockheed Martin, Центр Маршалла, JPL, Центр Гленна плюс целый ряд университетов, которые намерены разработать коммерческую КСЭС гигаваттного уровня уже к 2016 году. Китай также готовится принять активное участие в этом рынке. Так, уже известно, что несколько корпорации, которые возглавляет Mitsubishi Corporation, хотят построить космическую электростанцию к 2025 году в рамках стартовавшего проекта Solarbird. Что касается уровня инвестиций, то речь идет о 24 млрд долларов.
Представители российского ЦНИИмаша считают, что создание КСЭС позволит ускорить темпы развития космической техники благодаря экономически новым условиям.
Разница между СВЧ и лазерным преобразованием энергии
Если говорить о разрабатываемой иностранными компаниями концепции КСЭС, то она состоит в том, что электроэнергия будет собираться, благодаря установленной солнечной батарее огромной площади (предполагается – несколько квадратных километров), которая будет расположена в космосе. Полученная электроэнергия путем преобразования в СВЧ-сигнал будет транслироваться на наземную антенну. Уже на Земле будет происходить обратное преобразование СВЧ-сигнала в электричество с необходимыми параметрами.
По словам Мельникова, за последние годы в мире существенно вырос интерес к КСЭС с лазерным каналом передачи энергии, в условиях, когда успешно развиваются инфракрасные полупроводниковые лазеры, в особенности волоконные. Эксперт объяснил, что концепция лазерной КСЭС находиться в той же плоскости что и СВЧ-вариант: солнечные батареи питают твердотельные лазеры, которые распределены равномерно по их площади. От установленных лазеров, проходя по волоконным светодам, энергия направляется к центральной оптической системе, которая далее передается на Землю. Оказавшись на Земле, она снова превращается при помощи фотоэлектрических преобразователей в электричество.
При этом, подчеркивает российский ученый, инфракрасные твердотельные лазеры имеют множество значимых преимуществ:
- небольшая расходимость лазерного луча, если сравнивать с СВЧ-сигналом, позволяет значительно уменьшить площадь, как передающих, так и приемных систем;
- а малая площадь приема дает возможность снабжать электроэнергией высокоширотные регионы, как Канада, Россия, Гренландия и другие острова северных широт, включая Антарктиду от КСЭС, которая располагается на геостационарной орбите.
Россия первая среди первых?
Примечательно, как обращают внимание в ЦНИИмаше, что и японские, и американские разработчики начали разработку КСЭС проектов по пути использования СВЧ-преобразования, которое в сегодняшних условиях представляется значительно менее эффективным, нежели лазерное. Мельников поведал, что разработки СВЧ-преобразований основываются на многокилометровых каркасных конструкциях, которые в разы менее эффективные, чем бескаркасные центробежные. К слову, Россия – единственная страна, имеющая опыт создания последних.
Как рассказали в ЦНИИмаша, в феврале 1993 года был проведен космический эксперимент на транспортно-грузовом корабле «Прогрес». Эксперимент был назван «Знамя 2», в его рамках был раскрыт тонкопленочный центробежный отражатель с диаметром в 20 м и массой 4 килограмма.
Именно этот эксперимент, как полагают ученые, может стать полноценной базой для создания центробежных солнечных батарей, а также других космических крупногабаритных конструкций. Для России открывается перспектива путем создания КСЭС с лазерным каналом передачи энергии с использованием бескаркасных центробежных солнечных батарей, что позволит занять лидирующее место стране в мировом процессе разработки КСЭС промышленных масштабов.
