Hvilke teknologier bruges i rumenergi
- Trådløs transmission af energi
Trådløs
Energi kan overføres ved hjælp af laserstråling eller mikrobølger ved forskellige frekvenser afhængigt af systemets design. Hvilke valg blev der truffet for at sikre, at transmissionen af stråling var ikke-ioniserende, for at undgå mulige forstyrrelser af økologien eller det biologiske system i den energiproducerende region?
Den øvre grænse for emissionsfrekvensen er indstilletsådan at energien pr. foton ikke forårsager ionisering af organismer, når den passerer gennem dem. Ionisering af biologiske materialer begynder kun med ultraviolet stråling og manifesterer sig som et resultat ved højere frekvenser, så et stort antal radiofrekvenser vil være tilgængelige til transmission af energi.
- Lasere
NASA-forskere arbejdede i 1980'erne medevnen til at bruge lasere til at udsende energi mellem to punkter i rummet. I fremtiden vil denne teknologi blive en alternativ måde at overføre energi i rumenergi på.
I 1991 startede SELENE-projektet, som involverede skabelsen af lasere til rumenergi, herunder laserenergiemission til månebaser.
I 1988 foreslog Grant Logan at bruge en laserplaceret på Jorden for at drive rumstationer, kunne dette angiveligt gøres i 1989. Det blev foreslået at bruge diamantsolceller ved 300°C til at konvertere ultraviolet laserlys.
SELENE-projektet fortsatte med at arbejde på dettekoncept indtil det formelt blev lukket i 1993 efter to års forskning og langtrækkende test af teknologien. Årsag til lukning: høje omkostninger ved implementeringen.
- Konvertering af solenergi til elektricitet
Inden for rumenergi, i eksisterende stationer og i udviklingen af rumkraftværker er den eneste måde, hvorpå man effektivt kan opnå energi, brugen af fotovoltaiske celler.
En fotocelle er en elektronisk enhed, der omdanner fotonenergi til elektrisk energi. Den første fotocelle baseret på den eksterne fotoelektriske effekt blev skabt af Alexander Stoletov i slutningen af det 19. århundrede.
De mest effektive, fra et energisynspunkt, enheder til dette er halvleder fotovoltaiske omformere (PVC'er), da dette er en direkte, enkelt-trins energiovergang.
Effektiviteten af fotoceller produceret i industriel skala er i gennemsnit 16 %, med de bedste prøver op til 25 %. Under laboratorieforhold er der allerede opnået en effektivitet på 43 %.
- Modtagelse af energi fra mikrobølgebølger udsendt af en satellit
Det er også vigtigt at understrege måderne at opnåenergi. En af dem er at få energi ved hjælp af rektenner. Rectenna er en enhed, der er en ikke-lineær antenne designet til at konvertere energien fra feltet af en bølge, der falder ind på den, til jævnstrømsenergi.
Den enkleste designmulighed kan være en halvbølgevibrator, mellem hvis arme en enhed med envejsledningsevne (for eksempel en diode) er installeret.
I denne version af designet kombineres antennenmed en detektor, hvis output i nærvær af en indfaldende bølge vises en EMF. For at øge forstærkningen kan sådanne enheder kombineres i multi-element-arrays.
Fordele og ulemper ved rumenergi
Kosmisk solenergi er den energi, dermodtaget uden for jordens atmosfære. Hvis der ikke er gasforurening i atmosfæren eller skyerne, falder cirka 35 % af den energi, der kommer ind i atmosfæren, på Jorden.
Derudover, ved at vælge den rigtige orbitalbane,du kan få energi omkring 96 % af tiden. Således vil fotovoltaiske paneler i geostationær kredsløb om Jorden i en højde af 36 tusinde km i gennemsnit modtage otte gange mere lys end paneler på Jordens overflade, og endnu mere, når rumfartøjet er tættere på Solen end på Jordens overflade.
En yderligere fordel er det faktum, at der ikke er noget problem med vægten eller korrosionen af metaller i rummet på grund af manglen på en atmosfære.
På den anden side er den største ulempe ved pladsEnergi er høje omkostninger. Det andet problem ved at skabe en IPS er store energitab under transmission. Når energi overføres til jordens overflade, vil mindst 40-50% gå tabt.
De vigtigste teknologiske problemer med rumenergi
Ifølge en amerikansk undersøgelse fra 2008 er der fem store teknologiske udfordringer, som videnskaben skal overvinde for at gøre pladsenergi let tilgængelig:
- Solcelleanlæg og elektroniske komponenter skal fungere med høj effektivitet ved høje temperaturer.
- Trådløs transmission af energi skal være nøjagtig og sikker.
- Rumkraftværker skal være billige at fremstille.
- Opretholdelse af en konstant position af stationen ovenforenergimodtager: sollystrykket skubber stationen væk fra den ønskede position, og trykket fra elektromagnetisk stråling rettet mod jorden vil skubbe stationen væk fra jorden.
Hvem skal udvinde energi fra rummet
- porcelæn
Kina ønsker at blive det første land til at installere et solenergianlæg i lav kredsløb om Jorden. Anlægget er planlagt til at blive brugt til at indsamle og overføre den opsamlede energi til Jorden.
Strukturen er planlagt placeret pågeostationær bane, i en højde af 35.786 kilometer, hvor den konstant vil være i stand til at forblive over et udvalgt punkt på Jorden, sagde Long Lehao, chefdesigner af de kinesiske Long March-9 serie raketter.
Projektet giver mulighed for konstruktion i kredsløbstore solpaneler. Fordelen ved kraftværket er muligheden for næsten konstant modtagelse af solenergi uanset vejrforhold. Det er planlagt at overføre energi til jorden ved hjælp af lasere eller mikrobølger.
Solens stråles energi omdannes til elektrisk strøm og overføres derefter til jorden ved hjælp af mikrobølger eller laserstråling.
I 2030 er det planlagt at lancere et fuldt udbygget kraftværk i megawatt-klasse i kredsløb. Kinesiske forskere ønsker at bygge en kommerciel gigawatt-klassestation i kredsløb inden 2050.
- Japan
Information om Japan har højst sandsynligt mistet sin relevans. Landet meddelte dog i 2009, at det startede opførelsen af et rumkraftværk.
At deltage i et projekt til en værdi af 21 miakontrakt af Mitsubishi Electric og IHI-selskaber. I løbet af fire år skulle de udvikle og konstruere specifikke enheder til at transportere paneler til en stationær bane på 36 tusinde km, samle paneler og sende elektricitet til Jorden med minimale tab. De har dog formentlig besluttet ikke at gennemføre projektet af en eller anden grund.
- Rusland
Den vigtigste videnskabelige institution i Roscosmos er TsNIIMashtog initiativ til at skabe russiske rumsolenergianlæg (KSPS) med en kapacitet på 1-10 GW med trådløs transmission af elektricitet til jordforbrugere.
TsNIIMash henleder opmærksomheden på, at amerikanske og japanske udviklere har taget vejen for at bruge mikrobølgestråling, som i dag ser ud til at være meget mindre effektiv end laserstråling.
Projekt af FSUE NPO im.Lavochkin antager brugen af solpaneler og strålende antenner på et system af autonome satellitter, der styres af et pilotsignal fra Jorden. Til antennen skal du bruge kortbølget mikrobølgeområde op til millimeter radiobølger. Dette gør det muligt at danne smalle stråler i rummet med minimale størrelser af generatorer og forstærkere. Små generatorer vil også gøre modtagerantenner til en størrelsesorden mindre.
Læs mere:
En ukendt type signal registreres i den menneskelige hjerne
Usædvanligt sand fundet på Kuriløerne, hvorfra japansk samurai lavede sværd
Den største komet i historien ses i solsystemet: det er næsten en planet