¿Qué tecnologías se utilizan en la energía espacial?
- Transmisión inalámbrica de energía
Inalámbrico
La energía se puede transferir mediante láser.radiación o microondas a diferentes frecuencias dependiendo del diseño del sistema. ¿Qué opciones se tomaron para garantizar que la transmisión de radiación fuera no ionizante, a fin de evitar posibles perturbaciones en la ecología o el sistema biológico de la región productora de energía?
El límite superior para la frecuencia de emisión se establecepara que la energía por fotón no provoque la ionización de los organismos al pasar por ellos. La ionización de materiales biológicos comienza solo con la radiación ultravioleta y, como resultado, se manifiesta en frecuencias más altas, por lo que habrá una gran cantidad de frecuencias de radio disponibles para la transmisión de energía.
- Láseres
Los investigadores de la NASA trabajaron en la década de 1980 conla capacidad de utilizar láseres para emitir energía entre dos puntos en el espacio. En el futuro, esta tecnología se convertirá en una forma alternativa de transmitir energía al espacio.
En 1991 se inició el proyecto SELENE, que implicó la creación de láseres para energía espacial, incluida la emisión de energía láser a bases lunares.
En 1988, Grant Logan propuso utilizar un láser.colocados en la Tierra para alimentar estaciones espaciales, supuestamente esto podría hacerse en 1989. Se propuso utilizar células solares de diamante a 300°C para convertir la luz láser ultravioleta.
El proyecto SELENE continuó trabajando en esteconcepto hasta que se cerró formalmente en 1993 después de dos años de investigación y pruebas a largo plazo de la tecnología. Motivo del cierre: alto costo de implementación.
- Convertir la energía solar en electricidad
En la energía espacial, en las centrales existentes y en el desarrollo de centrales eléctricas espaciales, la única forma de obtener energía de manera eficiente es el uso de células fotovoltaicas.
Una fotocélula es un dispositivo electrónico que convierte la energía de los fotones en energía eléctrica. La primera fotocélula basada en el efecto fotoeléctrico externo fue creada por Alexander Stoletov a finales del siglo XIX.
Los dispositivos más eficientes desde el punto de vista energético para esto son los convertidores fotovoltaicos semiconductores (PVC), ya que se trata de una transición energética directa de una sola etapa.
La eficiencia de las fotocélulas producidas a escala industrial es en promedio del 16%, en las mejores muestras hasta el 25%. En condiciones de laboratorio ya se ha alcanzado una eficiencia del 43%.
- Recibir energía de ondas de microondas emitidas por un satélite
También es importante destacar las formas de obtenerenergía. Uno de ellos es la obtención de energía mediante recenas. Rectenna es un dispositivo que es una antena no lineal diseñada para convertir la energía del campo de una onda que incide sobre ella en energía de corriente continua.
La opción de diseño más simple puede ser un vibrador de media onda, entre cuyos brazos se instala un dispositivo con conductividad unidireccional (por ejemplo, un diodo).
En esta versión del diseño, la antena se combinacon un detector, a cuya salida, en presencia de una onda incidente, aparece un EMF. Para aumentar la ganancia, estos dispositivos se pueden combinar en matrices de elementos múltiples.
Pros y contras de la energía espacial
La energía solar cósmica es la energía querecibido fuera de la atmósfera terrestre. En ausencia de contaminación por gases en la atmósfera o en las nubes, aproximadamente el 35% de la energía que entró en la atmósfera cae sobre la Tierra.
Además, al elegir la trayectoria orbital correcta,puedes obtener energía aproximadamente el 96% del tiempo. Así, los paneles fotovoltaicos en órbita geoestacionaria de la Tierra, a una altitud de 36.000 kilómetros, recibirán una media de ocho veces más luz que los paneles situados en la superficie de la Tierra, e incluso más cuando la nave espacial esté más cerca del Sol que del Sol. superficie de la Tierra.
Un beneficio adicional es el hecho de que no hay problemas con el peso o la corrosión de los metales en el espacio debido a la falta de atmósfera.
Por otro lado, la principal desventaja del espacio.la energía tiene un alto costo. El segundo problema de la creación de un IPS son las grandes pérdidas de energía durante la transmisión. Al transmitir energía a la superficie de la Tierra, se perderá al menos entre un 40 y un 50%.
Los principales problemas tecnológicos de la energía espacial
Según un estudio estadounidense de 2008, hay cinco desafíos tecnológicos importantes que la ciencia debe superar para que la energía espacial esté fácilmente disponible:
- Los componentes fotovoltaicos y electrónicos deben operar con alta eficiencia a altas temperaturas.
- La transmisión inalámbrica de energía debe ser precisa y segura.
- Las plantas de energía espacial deben ser económicas de fabricar.
- Mantener una posición constante de la estación de arribaReceptor de energía: la presión de la luz solar alejará la estación de la posición deseada y la presión de la radiación electromagnética dirigida a la Tierra alejará la estación de la Tierra.
¿Quién va a extraer energía del espacio?
- China
China quiere convertirse en el primer país en desplegar una planta de energía solar en órbita terrestre baja. Está previsto que la instalación se utilice para recoger y transmitir la energía recogida a la Tierra.
Está previsto que la estructura se ubique enórbita geoestacionaria, a una altitud de 35.786 kilómetros, donde podrá permanecer constantemente sobre un punto seleccionado de la Tierra, dijo Long Lehao, diseñador jefe de los cohetes chinos de la serie Gran Marcha-9.
El proyecto prevé la construcción en órbitagrandes paneles solares. La ventaja de la planta de energía será la posibilidad de una recepción casi constante de energía solar, independientemente de las condiciones climáticas. Está previsto transmitir energía a la Tierra mediante láseres o microondas.
La energía de los rayos del sol se convertirá en corriente eléctrica y luego se transmitirá a la Tierra mediante microondas o radiación láser.
Para 2030, se planea poner en órbita una planta de energía de clase megavatio en toda regla. Los científicos chinos quieren construir una estación comercial de clase gigavatio en órbita para 2050.
- Japón
Lo más probable es que la información sobre Japón haya perdido su relevancia. Sin embargo, el país anunció en 2009 que estaba iniciando la construcción de una planta de energía espacial.
Participar en un proyecto valorado en 21.000 millones de dólarescontratado por las corporaciones Mitsubishi Electric e IHI. Durante cuatro años, se les pidió que desarrollaran y construyeran dispositivos específicos para transportar paneles a una órbita estacionaria de 36.000 planetas. km, ensamblando paneles y transmitiendo electricidad a la Tierra con pérdidas mínimas. Sin embargo, probablemente decidieron no implementar el proyecto por algún motivo.
- Rusia
La principal institución científica de Roscosmos es TsNIIMash.tomó la iniciativa de crear plantas rusas de energía solar espacial (KSPS) con una capacidad de 1 a 10 GW con transmisión inalámbrica de electricidad a los consumidores terrestres.
TsNIIMash llama la atención sobre el hecho de que los desarrolladores estadounidenses y japoneses han tomado el camino del uso de radiación de microondas, que hoy parece ser mucho menos eficaz que la radiación láser.
Proyecto de FSUE NPO im.Lavochkin asume el uso de paneles solares y antenas radiantes en un sistema de satélites autónomos, controlados por una señal piloto de la Tierra. Para la antena, utilice el rango de microondas de onda corta hasta ondas de radio milimétricas. Esto permitirá formar haces estrechos en el espacio con tamaños mínimos de generadores y amplificadores. Los pequeños generadores también harán que las antenas receptoras sean un orden de magnitud más pequeñas.
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