Milyen technológiákat használnak az űrenergiában
- Vezeték nélküli energiaátvitel
Vezeték nélküli
Az energia lézerrel továbbíthatósugárzás vagy mikrohullámú különböző frekvenciákon a rendszer kialakításától függően. Milyen döntéseket hoztak annak biztosítására, hogy a sugárzás átvitele nem ionizáló legyen, hogy elkerülhető legyen az energiatermelő régió ökológiájának vagy biológiai rendszerének esetleges zavarása?
A kibocsátási gyakoriság felső határa beállítvahogy a fotononkénti energia ne okozzon ionizációt a szervezeteken, amikor áthalad rajtuk. A biológiai anyagok ionizálása csak ultraibolya sugárzással kezdődik, és ennek következtében magasabb frekvenciákon nyilvánul meg, így nagyszámú rádiófrekvencia áll majd rendelkezésre az energiaátvitelhez.
- Lézerek
A NASA kutatói az 1980-as években dolgoztak veleaz a képesség, hogy lézereket használjunk energia kibocsátására a tér két pontja között. A jövőben ez a technológia az energia átvitelének alternatív módja lesz az űrenergiában.
1991-ben indult el a SELENE projekt, amely magában foglalta az űrenergiára szolgáló lézerek létrehozását, beleértve a holdbázisokra történő lézerenergia-kibocsátást.
1988-ban Grant Logan lézer használatát javasoltaűrállomások működtetésére helyezték el a Földön, ezt állítólag 1989-ben is meg lehetne tenni. Az ultraibolya lézerfény átalakítására javasolták a gyémánt napelemek 300°C-os használatát.
A SELENE projekt tovább dolgozott ezenkoncepciót, amíg 1993-ban hivatalosan le nem zárták, két év kutatás és a technológia hosszú távú tesztelése után. A bezárás oka: a megvalósítás magas költsége.
- A napenergia átalakítása elektromos árammá
Az űrenergiában, a meglévő állomásokon és az űrerőművek fejlesztése során a hatékony energiaszerzés egyetlen módja a fotovoltaikus cellák alkalmazása.
A fotocella egy elektronikus eszköz, amely a fotonenergiát elektromos energiává alakítja. Az első külső fotoelektromos effektuson alapuló fotocellát Alekszandr Stoletov készítette a 19. század végén.
Energetikai szempontból a leghatékonyabb eszközök erre a félvezető fotovoltaikus átalakítók (PVC), mivel ez egy közvetlen, egyfokozatú energiaátmenet.
Az ipari méretekben gyártott fotocellák hatékonysága átlagosan 16%, a legjobb minták akár 25% is. Laboratóriumi körülmények között már 43%-os hatásfokot sikerült elérni.
- Energia vétele a műhold által kibocsátott mikrohullámú hullámokból
Fontos hangsúlyozni a megszerzés módjait isenergia. Az egyik az energia beszerzése rectennák segítségével. A Rectenna egy nemlineáris antenna, amelyet arra terveztek, hogy a rá eső hullám mezőjének energiáját egyenáramú energiává alakítsa.
A legegyszerűbb tervezési lehetőség egy félhullámú vibrátor, amelynek karjai közé egyirányú vezetőképességű eszköz (például dióda) van felszerelve.
A kialakítás ezen változatában az antenna kombinálva vandetektorral, amelynek kimenetén beeső hullám jelenlétében megjelenik egy EMF. Az erősítés növelése érdekében az ilyen eszközöket több elemből álló tömbökbe lehet kombinálni.
Az űrenergia előnyei és hátrányai
A kozmikus napenergia az az energia, amelya Föld légkörén kívül fogadták. Gázszennyezés hiányában a légkörben vagy a felhőkben a légkörbe jutó energia körülbelül 35%-a a Földre esik.
Ezenkívül a megfelelő keringési pálya kiválasztásávalaz esetek 96%-ában kaphat energiát. Így a Föld geostacionárius pályáján, 36 ezer km magasságban lévő fotovoltaikus panelek átlagosan nyolcszor több fényt kapnak, mint a Föld felszínén lévő panelek, és még többet, ha az űreszköz közelebb van a Naphoz, mint a a Föld felszíne.
További előny, hogy a légkör hiánya miatt nincs probléma a fémek tömegével vagy korróziójával az űrben.
Másrészt a tér fő hátrányaAz energia magas költség. Az IPS létrehozásának második problémája az átvitel során fellépő nagy energiaveszteség. Amikor energiát továbbítunk a Föld felszínére, legalább 40-50% elvész.
Az űrenergia fő technológiai problémái
Egy 2008 -as amerikai tanulmány szerint öt nagy technológiai kihívást kell a tudománynak leküzdenie ahhoz, hogy az űrenergia könnyen hozzáférhető legyen:
- A fotovoltaikus és elektronikus alkatrészeknek nagy hatékonysággal kell működniük magas hőmérsékleten.
- A vezeték nélküli energiaátvitelnek pontosnak és biztonságosnak kell lennie.
- Az űrerőművek gyártásának olcsónak kell lennie.
- A fenti állomás állandó pozíciójának fenntartásaenergiafogadó: a napfény nyomása eltolja az állomást a kívánt pozícióból, az elektromágneses sugárzásnak a Földre irányuló nyomása pedig az állomást távolítja el a Földtől.
Ki fog energiát nyerni az űrből
- Kína
Kína akar lenni az első olyan ország, amely naperőművet helyez el alacsony Föld körüli pályára. A létesítményt a tervek szerint az összegyűjtött energia összegyűjtésére és a Földre történő továbbítására használják majd.
A szerkezet a tervek szerint ageostacionárius pályán, 35 786 kilométeres magasságban, ahol folyamatosan a Föld egy kiválasztott pontja felett tud majd maradni – mondta Long Lehao, a kínai Long March-9 sorozatú rakéták főtervezője.
A projekt pályára állítást ír előnagy napelemek. Az erőmű előnye a napenergia szinte állandó befogadásának lehetősége lesz, függetlenül az időjárási körülményektől. A tervek szerint lézerrel vagy mikrohullámmal továbbítják az energiát a Földre.
A napsugarak energiáját elektromos árammá alakítják, majd mikrohullámok vagy lézersugárzás segítségével továbbítják a Földre.
2030-ra a tervek szerint teljes értékű megawatt osztályú erőművet bocsátanak pályára. Kínai tudósok kereskedelmi gigawatt osztályú állomást akarnak pályára állítani 2050-re.
- Japán
A Japánnal kapcsolatos információk valószínűleg elvesztették jelentőségét. Az ország azonban 2009-ben bejelentette, hogy megkezdi egy űrerőmű építését.
21 milliárd dollár értékű projektben való részvétela Mitsubishi Electric és az IHI társaságok szerződtették. Négy év leforgása alatt specifikus eszközöket kellett kifejleszteniük és megépíteniük a panelek 36 ezres álló pályára történő szállítására km, panelek összeszerelése és elektromos áram továbbítása a Földre minimális veszteséggel. Valószínűleg azonban valamilyen okból úgy döntöttek, hogy nem valósítják meg a projektet.
- Oroszország
A Roscosmos fő tudományos intézménye a TsNIIMashkezdeményezte, hogy 1-10 GW teljesítményű orosz űrnaperőműveket (KSPS) hozzanak létre vezeték nélküli villamosenergia-átvitellel a földi fogyasztókhoz.
A TsNIIMash felhívja a figyelmet arra, hogy amerikai és japán fejlesztők a mikrohullámú sugárzás használatának útját választották, amely ma sokkal kevésbé tűnik hatékonynak, mint a lézersugárzás.
Az FSUE NPO projektje im.Lavochkin feltételezi a napelemek és sugárzó antennák használatát az autonóm műholdak rendszerén, amelyet a Földről érkező kísérleti jel vezérel. Az antenna esetében használja a rövidhullámú mikrohullámú tartományt milliméteres rádióhullámokig. Ez lehetővé teszi keskeny nyalábok kialakítását a térben minimális méretű generátorokkal és erősítőkkel. A kisméretű generátorok nagyságrenddel csökkentik a vevőantennákat is.
Olvass tovább:
Ismeretlen típusú jel kerül rögzítésre az emberi agyban
A Kuril-szigeteken talált szokatlan homok, amelyből a japán szamurájok kardot készítettek
A történelem legnagyobb üstökösét a Naprendszer látja: szinte bolygó