Mitä tekniikoita avaruusenergiassa käytetään
- Langaton energiansiirto
Langaton
Energiaa voidaan siirtää laserillasäteilyä tai mikroaaltouunia eri taajuuksilla järjestelmän suunnittelusta riippuen. Millä valinnoilla varmistettiin, että säteilyn siirtyminen oli ionisoimatonta, jotta vältytään mahdollisilta häiriöiltä energiantuotantoalueen ekologiassa tai biologisessa järjestelmässä?
Päästötaajuuden yläraja on asetettuniin, että energia fotonia kohden ei aiheuta organismien ionisaatiota kulkiessaan niiden läpi. Biologisten materiaalien ionisaatio alkaa vain ultraviolettisäteilyllä ja sen seurauksena se ilmenee suuremmilla taajuuksilla, joten suuri määrä radiotaajuuksia on käytettävissä energiansiirtoon.
- Laserit
NASAn tutkijat työskentelivät 1980-luvullakyky käyttää lasereita lähettämään energiaa kahden avaruuden pisteen välillä. Tulevaisuudessa tästä tekniikasta tulee vaihtoehtoinen tapa siirtää energiaa avaruusenergiassa.
Vuonna 1991 aloitettiin SELENE-projekti, joka sisälsi lasereiden luomisen avaruusenergiaa varten, mukaan lukien laserenergian emission kuun tukikohtiin.
Vuonna 1988 Grant Logan ehdotti laserin käyttöäsijoitetaan maan päälle avaruusasemien voimanlähteeksi, oletettavasti tämä voitaisiin tehdä vuonna 1989. Ehdotettiin käyttää timanttiaurinkokennoja 300 °C:ssa ultraviolettilaservalon muuntamiseen.
SELENE-projekti jatkoi tätäkonsepti, kunnes se suljettiin muodollisesti vuonna 1993 kahden vuoden tutkimuksen ja tekniikan pitkän kantaman testauksen jälkeen. Sulkemisen syy: korkeat toteutuskustannukset.
- Aurinkoenergian muuntaminen sähköksi
Avaruusenergiassa, olemassa olevissa asemissa ja avaruusvoimaloiden kehittämisessä ainoa tapa saada energiaa tehokkaasti on aurinkokennojen käyttö.
Valokenno on elektroninen laite, joka muuntaa fotonienergian sähköenergiaksi. Ensimmäisen ulkoiseen valosähköiseen efektiin perustuvan valokennon loi Aleksanteri Stoletov 1800-luvun lopulla.
Energian kannalta tehokkaimmat laitteet tähän ovat puolijohdevalosähkömuuntimet (PVC), koska tämä on suora, yksivaiheinen energiasiirtymä.
Teollisessa mittakaavassa valmistettujen valokennojen hyötysuhde on keskimäärin 16 %, parhaiden näytteiden ollessa jopa 25 %. Laboratorio-olosuhteissa on jo saavutettu 43 %:n hyötysuhde.
- Energian vastaanottaminen satelliitin lähettämistä mikroaaltouuneista
On myös tärkeää korostaa tapoja saadaenergiaa. Yksi niistä on energian saaminen suorakulmioiden avulla. Rectenna on laite, joka on epälineaarinen antenni, joka on suunniteltu muuttamaan siihen kohdistuvan aallon kentän energia tasavirtaenergiaksi.
Yksinkertaisin suunnitteluvaihtoehto voi olla puoliaaltovärähtelijä, jonka varsien väliin on asennettu yksisuuntainen johtavuus (esimerkiksi diodi).
Tässä malliversiossa antenni on yhdistettyilmaisimella, jonka lähdössä EMF ilmestyy tulevan aallon läsnä ollessa. Vahvistuksen lisäämiseksi tällaiset laitteet voidaan yhdistää monielementtiryhmiksi.
Avaruusenergian hyvät ja huonot puolet
Kosminen aurinkoenergia on energiaa, jokavastaanotettu Maan ilmakehän ulkopuolelta. Jos ilmakehässä tai pilvissä ei ole kaasusaastetta, noin 35 % ilmakehään päätyneestä energiasta putoaa maan päälle.
Lisäksi valitsemalla oikean kiertoradan,saat energiaa noin 96 % ajasta. Siten Maan geostationaarisella kiertoradalla 36 tuhannen kilometrin korkeudessa olevat aurinkosähköpaneelit saavat keskimäärin kahdeksan kertaa enemmän valoa kuin Maan pinnalla olevat paneelit ja jopa enemmän, kun avaruusalus on lähempänä aurinkoa kuin Maan pinta.
Lisäetuna on se, että avaruudessa olevien metallien painon tai korroosion kanssa ei ole ongelmaa ilmakehän puutteen vuoksi.
Toisaalta tilan suurin haittaEnergia on kallista. Toinen IPS:n luomisen ongelma on suuret energiahäviöt lähetyksen aikana. Kun energiaa siirretään maan pinnalle, häviää vähintään 40-50 %.
Avaruusenergian tärkeimmät tekniset ongelmat
Vuoden 2008 amerikkalaisen tutkimuksen mukaan on viisi suurta teknologista haastetta, jotka tieteen on voitettava, jotta avaruusenergia olisi helposti saatavilla:
- Aurinkosähköisten ja elektronisten komponenttien on toimittava erittäin tehokkaasti korkeissa lämpötiloissa.
- Langattoman energiansiirron on oltava tarkka ja turvallinen.
- Avaruusvoimaloiden on oltava edullisia valmistaa.
- Yllä olevan aseman vakaan sijainnin ylläpitäminenenergian vastaanotin: auringonvalon paine työntää aseman pois halutusta sijainnista ja maapallolle kohdistetun sähkömagneettisen säteilyn paine työntää aseman pois maasta.
Kuka saa energiaa avaruudesta
- Kiina
Kiina haluaa olla ensimmäinen maa, joka ottaa aurinkovoimalan matalalle maapallolle. Laitetta on tarkoitus käyttää kerätyn energian keräämiseen ja siirtämiseen Maahan.
Rakenne on suunniteltu sijoitettavaksigeostationaarinen kiertorata 35 786 kilometrin korkeudessa, jossa se pystyy jatkuvasti pysymään valitun pisteen yläpuolella maapallolla, sanoi Long Lehao, Kiinan Long March-9 -sarjan rakettien pääsuunnittelija.
Hanke tarjoaa rakentamisen kiertoradallesuuret aurinkopaneelit. Voimalaitoksen etuna on mahdollisuus saada lähes jatkuvasti aurinkoenergiaa sääolosuhteista riippumatta. Energiaa on tarkoitus siirtää maahan, käyttäen lasereita tai mikroaaltoja.
Auringonsäteiden energia muuttuu sähkövirraksi ja siirretään sitten maapallolle mikroaaltoja tai lasersäteilyä käyttäen.
Vuoteen 2030 mennessä on tarkoitus käynnistää kiertoradalle täysimittainen megawattiluokan voimalaitos. Kiinalaiset tutkijat haluavat rakentaa kiertoradalle kaupallisen gigawattiluokan aseman vuoteen 2050 mennessä.
- Japani
Tieto Japanista on todennäköisesti menettänyt merkityksensä. Maa ilmoitti kuitenkin vuonna 2009 aloittavansa avaruusvoimalan rakentamisen.
Osallistua 21 miljardin dollarin arvoiseen projektiinMitsubishi Electric ja IHI -yhtiöt. Neljän vuoden aikana heidän täytyi kehittää ja rakentaa erityisiä laitteita paneelien kuljettamiseksi kiinteälle 36 tuhannen kiertoradalle km, kokoamalla paneeleja ja siirtämällä sähköä Maahan minimaalisilla häviöillä. He luultavasti päättivät kuitenkin olla toteuttamatta hanketta jostain syystä.
- Venäjä
Roscosmosin tärkein tieteellinen instituutio on TsNIIMashteki aloitteen Venäjän avaruusaurinkovoimaloiden (KSPS) luomiseksi, joiden kapasiteetti on 1-10 GW ja joissa on langaton sähkönsiirto maakuluttajille.
TsNIIMash kiinnittää huomiota siihen, että amerikkalaiset ja japanilaiset kehittäjät ovat kulkeneet polun käyttää mikroaaltosäteilyä, joka nykyään näyttää olevan paljon vähemmän tehokas kuin lasersäteily.
FSUE NPO: n projekti im.Lavochkin olettaa, että aurinkopaneeleja ja säteileviä antenneja käytetään autonomisten satelliittien järjestelmässä, jota ohjaa maapallon ohjaussignaali. Käytä antennissa lyhytaaltoista mikroaaltoaluetta millimetrin radioaalloihin saakka. Tämä tekee mahdolliseksi muodostaa kapeita säteitä avaruuteen pienimmillä generaattoreilla ja vahvistimilla. Pienet generaattorit tekevät vastaanottoantenneista myös suuruusluokkaa pienempiä.
Lue lisää:
Tuntematon signaalityyppi tallennetaan ihmisen aivoihin
Kuril-saarilta löytyi epätavallista hiekkaa, josta japanilaiset samurai valmistivat miekkoja
Historian suurin komeetta nähdään aurinkokunnassa: se on melkein planeetta