Какви технологии се използват в космическата енергия
- Безжично предаване на енергия
Безжичен
Енергията може да се прехвърля с помощта на лазерлъчение или микровълнова фурна на различни честоти в зависимост от дизайна на системата. Какви решения бяха направени, за да се гарантира, че предаването на радиация е нейонизиращо, за да се избегнат възможни смущения в екологията или биологичната система на региона, произвеждащ енергия?
Задава се горната граница за честотата на емисиитетака че енергията на фотон да не причинява йонизация на организмите при преминаване през тях. Йонизацията на биологични материали започва само с ултравиолетово лъчение и в резултат се проявява при по-високи честоти, така че голям брой радиочестоти ще бъдат на разположение за предаване на енергия.
- Лазери
Изследователите на НАСА са работили през 80-те години сспособността да се използват лазери за излъчване на енергия между две точки в пространството. В бъдеще тази технология ще се превърне в алтернативен начин за предаване на енергия в космическата енергия.
През 1991 г. стартира проектът SELENE, който включва създаването на лазери за космическа енергия, включително излъчване на лазерна енергия към лунни бази.
През 1988 г. Грант Логан предлага използването на лазерпоставени на Земята за захранване на космически станции, се предполага, че това може да стане през 1989 г. Предложено е да се използват диамантени слънчеви клетки при 300°C за преобразуване на ултравиолетовата лазерна светлина.
Проектът SELENE продължи да работи по товаконцепция, докато не беше официално затворена през 1993 г. след две години изследвания и дългосрочно тестване на технологията. Причина за закриване: висока цена на изпълнение.
- Преобразуване на слънчевата енергия в електричество
В космическата енергия, в съществуващите станции и в разработването на космически електроцентрали, единственият начин за ефективно получаване на енергия е използването на фотоволтаични клетки.
Фотоклетката е електронно устройство, което преобразува фотонната енергия в електрическа. Първата фотоклетка, базирана на външния фотоефект, е създадена от Александър Столетов в края на 19 век.
Най-ефективните от енергийна гледна точка устройства за това са полупроводниковите фотоволтаични преобразуватели (PVC), тъй като това е директен, едноетапен енергиен преход.
Коефициентът на полезно действие на фотоклетките, произведени в индустриален мащаб, е средно 16%, като най-добрите образци достигат до 25%. В лабораторни условия вече е постигната ефективност от 43%.
- Получаване на енергия от микровълнови вълни, излъчвани от сателит
Също така е важно да се наблегне на начините за получаванеенергия. Един от тях е получаването на енергия с помощта на ректени. Rectenna е устройство, което представлява нелинейна антена, предназначена да преобразува енергията на полето на падаща върху нея вълна в енергия на постоянен ток.
Най-простият вариант на дизайна може да бъде полувълнов вибратор, между рамената на който е монтирано устройство с еднопосочна проводимост (например диод).
В тази версия на дизайна антената е комбиниранас детектор, на изхода на който при наличие на падаща вълна се появява ЕМП. За да се увеличи печалбата, такива устройства могат да се комбинират в многоелементни масиви.
Плюсове и минуси на космическата енергия
Космическата слънчева енергия е енергията, коятополучени извън земната атмосфера. При липса на газово замърсяване в атмосферата или облаци, приблизително 35% от енергията, постъпила в атмосферата, пада на Земята.
Освен това, като изберете правилната орбитална траектория,можете да получите енергия около 96% от времето. По този начин фотоволтаичните панели в геостационарна орбита на Земята, на височина от 36 хиляди км, ще получат средно осем пъти повече светлина от панелите на повърхността на Земята и дори повече, когато космическият кораб е по-близо до Слънцето, отколкото до повърхността на Земята.
Допълнителна полза е фактът, че няма проблем с теглото или корозията на металите в космоса поради липсата на атмосфера.
От друга страна, основният недостатък на пространствотоенергия е висока цена. Вторият проблем при създаването на IPS са големите загуби на енергия по време на предаване. При предаване на енергия към повърхността на Земята ще бъдат загубени поне 40-50%.
Основните технологични проблеми на космическата енергия
Според американско проучване от 2008 г. има пет основни технологични предизвикателства, които науката трябва да преодолее, за да направи космическата енергия лесно достъпна:
- Фотоволтаичните и електронните компоненти трябва да работят с висока ефективност при високи температури.
- Безжичното предаване на енергия трябва да бъде точно и сигурно.
- Космическите електроцентрали трябва да бъдат евтини за производство.
- Поддържане на постоянна позиция на станцията по-гореприемник на енергия: налягането на слънчевата светлина ще отблъсне станцията от желаното положение, а налягането на електромагнитното излъчване, насочено към Земята, ще отблъсне станцията от Земята.
Кой ще извлича енергия от космоса
- Китай
Китай иска да стане първата страна, разположила слънчева електроцентрала в ниска околоземна орбита. Предвижда се съоръжението да се използва за събиране и предаване на събраната енергия към Земята.
Конструкцията е предвидена да бъде разположена нагеостационарна орбита, на височина от 35 786 километра, където ще може постоянно да остане над избрана точка на Земята, каза Лонг Лехао, главен дизайнер на китайските ракети от серията Long March-9.
Проектът предвижда изграждане в орбитаголеми слънчеви панели. Предимството на електроцентралата ще бъде възможността за почти постоянно получаване на слънчева енергия, независимо от метеорологичните условия. Планирано е да се предава енергия на Земята с помощта на лазери или микровълни.
Енергията на слънчевите лъчи ще се преобразува в електрически ток и след това се предава на Земята с помощта на микровълни или лазерно лъчение.
До 2030 г. се планира извеждането в орбита на пълноценна електроцентрала от клас мегават. Китайски учени искат да построят търговска станция от гигават клас в орбита до 2050 г.
- Япония
Информацията за Япония най-вероятно е загубила своята актуалност. Въпреки това през 2009 г. страната обяви, че започва изграждането на космическа електроцентрала.
Да участва в проект на стойност 21 милиарда доларадоговорени от Mitsubishi Electric и IHI corporations. В продължение на четири години те трябваше да разработят и конструират специфични устройства за транспортиране на панели до стационарна орбита от 36 хиляди км, сглобяване на панели и пренос на електричество към Земята с минимални загуби. Вероятно обаче са решили да не реализират проекта по някаква причина.
- Русия
Основната научна институция на Роскосмос е ЦНИИмашпое инициативата за създаване на руски космически слънчеви електроцентрали (KSPS) с мощност от 1-10 GW с безжично предаване на електроенергия до наземни потребители.
TsNIIMash обръща внимание на факта, че американски и японски разработчици са поели по пътя на използването на микровълновото лъчение, което днес изглежда много по-малко ефективно от лазерното лъчение.
Проект на ФГУП НПО им.Лавочкин предполага използването на слънчеви панели и излъчващи антени върху система от автономни спътници, контролирани от пилотен сигнал от Земята. За антената използвайте късовълновия микровълнов диапазон до милиметър радиовълни. Това ще направи възможно оформянето на тесни греди в пространството с минимални размери на генератори и усилватели. Малките генератори също ще направят приемните антени с порядък по-малък.
Прочетете още:
Неизвестен тип сигнал се записва в човешкия мозък
Необичаен пясък, открит на Курилските острови, от който японски самураи са правели мечове
Най-голямата комета в историята се вижда в Слънчевата система: тя е почти планета