Quelles technologies sont utilisées dans l'énergie spatiale
- Transmission d'énergie sans fil
Sans fil
L'énergie peut être transférée à l'aide d'un laserrayonnement ou micro-ondes à différentes fréquences selon la conception du système. Quels choix ont été faits pour garantir que la transmission des rayonnements soit non ionisante, afin d'éviter d'éventuelles perturbations de l'écologie ou du système biologique de la région productrice d'énergie ?
La limite supérieure de la fréquence d'émission est fixéede sorte que l'énergie par photon ne provoque pas d'ionisation des organismes lors de leur passage. L'ionisation des matériaux biologiques ne commence qu'avec le rayonnement ultraviolet et, par conséquent, se manifeste à des fréquences plus élevées, de sorte qu'un grand nombre de fréquences radio seront disponibles pour la transmission d'énergie.
- Lasers
Les chercheurs de la NASA ont travaillé dans les années 1980 avecla possibilité d'utiliser des lasers pour émettre de l'énergie entre deux points de l'espace. À l’avenir, cette technologie deviendra un moyen alternatif de transmettre de l’énergie dans l’énergie spatiale.
En 1991, le projet SELENE a débuté, qui impliquait la création de lasers pour l'énergie spatiale, y compris l'émission d'énergie laser vers des bases lunaires.
En 1988, Grant Logan a proposé d'utiliser un laserplacés sur Terre pour alimenter des stations spatiales, cela aurait pu être fait en 1989. Il a été proposé d'utiliser des cellules solaires en diamant à 300°C pour convertir la lumière laser ultraviolette.
Le projet SELENE a continué à travailler sur ceconcept jusqu'à sa fermeture officielle en 1993, après deux ans de recherche et de tests à long terme de la technologie. Motif de la fermeture : coût de mise en œuvre élevé.
- Transformer l'énergie solaire en électricité
Dans l’énergie spatiale, dans les stations existantes et dans le développement de centrales électriques spatiales, la seule façon d’obtenir efficacement de l’énergie est l’utilisation de cellules photovoltaïques.
Une cellule photoélectrique est un appareil électronique qui convertit l'énergie photonique en énergie électrique. La première cellule photoélectrique basée sur l'effet photoélectrique externe a été créée par Alexander Stoletov à la fin du XIXe siècle.
Les dispositifs les plus efficaces, d'un point de vue énergétique, sont les convertisseurs photovoltaïques à semi-conducteurs (PVC), puisqu'il s'agit d'une transition énergétique directe en une seule étape.
L'efficacité des photocellules produites à l'échelle industrielle est en moyenne de 16 %, les meilleurs échantillons allant jusqu'à 25 %. Dans des conditions de laboratoire, une efficacité de 43 % a déjà été atteinte.
- Réception de l'énergie des ondes micro-ondes émises par un satellite
Il est également important de souligner les moyens d'obtenirénergie. L'un d'eux consiste à obtenir de l'énergie à l'aide de rectennas. Rectenna est un dispositif qui est une antenne non linéaire conçue pour convertir l'énergie du champ d'une onde incidente en énergie de courant continu.
L'option de conception la plus simple peut être un vibrateur demi-onde, entre les bras duquel est installé un dispositif à conductivité unidirectionnelle (par exemple, une diode).
Dans cette version de la conception, l'antenne est combinéeavec un détecteur, à la sortie duquel, en présence d'une onde incidente, une CEM apparaît. Pour augmenter le gain, de tels dispositifs peuvent être combinés en réseaux multi-éléments.
Avantages et inconvénients de l'énergie spatiale
L'énergie solaire cosmique est l'énergie quireçu en dehors de l’atmosphère terrestre. En l'absence de pollution gazeuse dans l'atmosphère ou dans les nuages, environ 35 % de l'énergie entrée dans l'atmosphère tombe sur la Terre.
De plus, en choisissant la bonne trajectoire orbitale,vous pouvez obtenir de l’énergie environ 96 % du temps. Ainsi, les panneaux photovoltaïques en orbite géostationnaire de la Terre, à une altitude de 36 000 km, recevront en moyenne huit fois plus de lumière que les panneaux situés à la surface de la Terre, et encore plus lorsque l'engin spatial est plus proche du Soleil que du Soleil. surface de la Terre.
Un avantage supplémentaire est le fait qu'il n'y a pas de problème de poids ou de corrosion des métaux dans l'espace en raison de l'absence d'atmosphère.
En revanche, le principal inconvénient de l'espaceL'énergie est un coût élevé. Le deuxième problème lié à la création d'un IPS réside dans les pertes d'énergie importantes lors de la transmission. Lors du transfert d'énergie à la surface de la Terre, au moins 40 à 50 % seront perdus.
Les principaux problèmes technologiques de l'énergie spatiale
Selon une étude américaine de 2008, il y a cinq défis technologiques majeurs que la science doit surmonter pour rendre l'énergie spatiale facilement disponible :
- Les composants photovoltaïques et électroniques doivent fonctionner avec un rendement élevé à des températures élevées.
- La transmission sans fil de l'énergie doit être précise et sécurisée.
- Les centrales spatiales doivent être peu coûteuses à fabriquer.
- Maintenir une position de station constante surrécepteur d'énergie : la pression du soleil éloignera la station de la position souhaitée, et la pression du rayonnement électromagnétique dirigé vers la Terre éloignera la station de la Terre.
Qui va extraire l'énergie de l'espace
- Chine
La Chine veut devenir le premier pays à déployer une centrale solaire en orbite terrestre basse. L'installation devrait être utilisée pour collecter et transmettre l'énergie collectée à la Terre.
Il est prévu que la structure soit située surorbite géostationnaire, à une altitude de 35 786 kilomètres, où il pourra rester constamment au-dessus d'un point sélectionné sur la Terre, a déclaré Long Lehao, concepteur en chef des fusées chinoises de la série Longue Marche-9.
Le projet prévoit la construction en orbitegrands panneaux solaires. L'avantage de la centrale sera la possibilité de recevoir presque constamment de l'énergie solaire, quelles que soient les conditions météorologiques. Il est prévu de transmettre de l'énergie à la Terre à l'aide de lasers ou de micro-ondes.
L'énergie des rayons du soleil sera convertie en courant électrique, puis transmise à la Terre à l'aide de micro-ondes ou de rayonnement laser.
D'ici 2030, il est prévu de lancer une centrale électrique à part entière de classe mégawatt en orbite. Les scientifiques chinois veulent construire une station commerciale de classe gigawatt en orbite d'ici 2050.
- Japon
Les informations sur le Japon ont probablement perdu de leur pertinence. Cependant, le pays a annoncé en 2009 qu'il commençait la construction d'une centrale électrique spatiale.
Participer à un projet d’une valeur de 21 milliards de dollarscontracté par les sociétés Mitsubishi Electric et IHI. Pendant quatre ans, ils ont dû développer et construire des dispositifs spécifiques pour transporter des panneaux vers une orbite stationnaire de 36 000 panneaux. km, assemblant des panneaux et transmettant l'électricité à la Terre avec un minimum de pertes. Cependant, ils ont probablement décidé de ne pas mettre en œuvre le projet pour une raison quelconque.
- La russie
La principale institution scientifique de Roscosmos est TsNIIMasha pris l'initiative de créer des centrales solaires spatiales russes (KSPS) d'une capacité de 1 à 10 GW avec transmission sans fil d'électricité aux consommateurs au sol.
TsNIIMash attire l'attention sur le fait que les développeurs américains et japonais ont pris le chemin de l'utilisation du rayonnement micro-ondes, qui semble aujourd'hui beaucoup moins efficace que le rayonnement laser.
Projet de la FSUE NPO im.Lavochkin suppose l'utilisation de panneaux solaires et d'antennes rayonnantes sur un système de satellites autonomes, contrôlés par un signal pilote provenant de la Terre. Pour l'antenne, utilisez la gamme de micro-ondes à ondes courtes jusqu'à des ondes radio millimétriques. Cela permettra de former des faisceaux étroits dans l'espace avec des tailles minimales de générateurs et d'amplificateurs. Les petits générateurs réduiront également les antennes de réception d'un ordre de grandeur plus petit.
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