Quali tecnologie vengono utilizzate nell'energia spaziale
- Trasmissione senza fili di energia
senza fili
L'energia può essere trasferita utilizzando il laserradiazioni o microonde a frequenze diverse a seconda della progettazione del sistema. Quali scelte sono state fatte per garantire che la trasmissione delle radiazioni fosse non ionizzante, al fine di evitare possibili disturbi all'ecologia o al sistema biologico della regione produttrice di energia?
Il limite superiore per la frequenza di emissione è impostatotale che l'energia per fotone non provoca la ionizzazione degli organismi mentre li attraversa. La ionizzazione dei materiali biologici inizia solo con la radiazione ultravioletta e, di conseguenza, si manifesta a frequenze più elevate, quindi sarà disponibile un gran numero di frequenze radio per la trasmissione di energia.
- laser
I ricercatori della NASA hanno lavorato negli anni '80 conla capacità di utilizzare i laser per emettere energia tra due punti nello spazio. In futuro, questa tecnologia diventerà un modo alternativo di trasmettere energia nell'energia spaziale.
Nel 1991 è iniziato il progetto SELENE, che prevedeva la creazione di laser per l'energia spaziale, inclusa l'emissione di energia laser alle basi lunari.
Nel 1988, Grant Logan propose di utilizzare un laserposizionato sulla Terra per alimentare le stazioni spaziali, presumibilmente ciò potrebbe essere fatto nel 1989. È stato proposto di utilizzare celle solari diamante a 300°C per convertire la luce laser ultravioletta.
Il progetto SELENE ha continuato a lavorare su questoconcept fino alla sua chiusura formale nel 1993, dopo due anni di ricerca e test a lungo termine della tecnologia. Motivo della chiusura: costi di realizzazione elevati.
- Conversione dell'energia solare in elettricità
Nell'energia spaziale, nelle stazioni esistenti e nello sviluppo di centrali elettriche spaziali, l'unico modo per ottenere energia in modo efficiente è l'uso di celle fotovoltaiche.
Una fotocellula è un dispositivo elettronico che converte l'energia dei fotoni in energia elettrica. La prima fotocellula basata sull'effetto fotoelettrico esterno fu creata da Alexander Stoletov alla fine del XIX secolo.
I dispositivi più efficienti dal punto di vista energetico sono i convertitori fotovoltaici a semiconduttore (PVC), poiché si tratta di una transizione energetica diretta a stadio singolo.
L'efficienza delle fotocellule prodotte su scala industriale è in media del 16%, con i migliori campioni fino al 25%. In condizioni di laboratorio è già stata raggiunta un'efficienza del 43%.
- Ricezione di energia dalle onde a microonde emesse da un satellite
È importante anche sottolineare le modalità per ottenerloenergia. Uno di questi è ottenere energia utilizzando le rectenne. La rectenna è un dispositivo che è un'antenna non lineare progettata per convertire l'energia del campo di un'onda incidente su di essa in energia di corrente continua.
L'opzione di progettazione più semplice può essere un vibratore a semionda, tra i cui bracci è installato un dispositivo con conduttività unidirezionale (ad esempio un diodo).
In questa versione del design, l'antenna è combinatacon un rivelatore, all'uscita del quale, in presenza di un'onda incidente, appare un EMF. Per aumentare il guadagno, tali dispositivi possono essere combinati in array a più elementi.
Pro e contro dell'energia spaziale
L'energia solare cosmica è l'energia chericevuto al di fuori dell'atmosfera terrestre. In assenza di inquinamento da gas nell'atmosfera o nelle nuvole, circa il 35% dell'energia immessa nell'atmosfera cade sulla Terra.
Inoltre, scegliendo la giusta traiettoria orbitale,puoi ottenere energia circa il 96% delle volte. Pertanto, i pannelli fotovoltaici nell’orbita geostazionaria della Terra, a un’altitudine di 36mila km, riceveranno in media otto volte più luce dei pannelli sulla superficie terrestre, e ancora di più quando la navicella spaziale sarà più vicina al Sole che alla Terra. superficie della Terra.
Un ulteriore vantaggio è il fatto che non ci sono problemi con il peso o la corrosione dei metalli nello spazio a causa della mancanza di atmosfera.
D'altra parte, il principale svantaggio dello spaziol'energia ha un costo elevato. Il secondo problema nella creazione di un IPS sono le grandi perdite di energia durante la trasmissione. Quando si trasmette energia alla superficie terrestre, almeno il 40-50% andrà perso.
I principali problemi tecnologici dell'energia spaziale
Secondo uno studio americano del 2008, ci sono cinque principali sfide tecnologiche che la scienza deve superare per rendere prontamente disponibile l'energia spaziale:
- I componenti fotovoltaici ed elettronici devono funzionare con alta efficienza ad alte temperature.
- La trasmissione wireless dell'energia deve essere accurata e sicura.
- Le centrali elettriche spaziali devono essere poco costose da produrre.
- Mantenimento di una posizione costante della stazione sopraricevitore di energia: la pressione della luce solare allontanerà la stazione dalla posizione desiderata e la pressione della radiazione elettromagnetica diretta alla Terra allontanerà la stazione dalla Terra.
Chi estrarrà energia dallo spazio
- porcellana
La Cina vuole diventare il primo paese a installare una centrale solare nell’orbita terrestre bassa. La struttura è progettata per essere utilizzata per raccogliere e trasmettere l'energia raccolta alla Terra.
Si prevede che la struttura sarà ubicata suorbita geostazionaria, a un'altitudine di 35.786 chilometri, dove potrà rimanere costantemente sopra un punto selezionato sulla Terra, ha affermato Long Lehao, capo progettista dei razzi cinesi della serie Long March-9.
Il progetto prevede la costruzione in orbitagrandi pannelli solari. Il vantaggio della centrale sarà la possibilità di ricevere quasi costantemente l'energia solare, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche. Si prevede di trasmettere energia alla Terra utilizzando laser o microonde.
L'energia dei raggi solari verrà convertita in corrente elettrica e quindi trasmessa alla Terra tramite microonde o radiazioni laser.
Entro il 2030, si prevede di lanciare in orbita una centrale elettrica di classe megawatt a tutti gli effetti. Gli scienziati cinesi vogliono costruire una stazione commerciale di classe gigawatt in orbita entro il 2050.
- Giappone
Molto probabilmente le informazioni sul Giappone hanno perso la loro rilevanza. Tuttavia, nel 2009 il paese ha annunciato l'inizio della costruzione di una centrale elettrica spaziale.
Partecipare a un progetto del valore di 21 miliardi di dollaricontratto dalle società Mitsubishi Electric e IHI. Nel corso di quattro anni è stato loro richiesto di sviluppare e costruire dispositivi specifici per il trasporto di pannelli su un'orbita stazionaria di 36mila km, assemblando pannelli e trasmettendo elettricità alla Terra con perdite minime. Tuttavia, probabilmente per qualche motivo hanno deciso di non realizzare il progetto.
- Russia
La principale istituzione scientifica di Roscosmos è TsNIIMashha preso l'iniziativa di creare centrali solari spaziali russe (KSPS) con una capacità di 1-10 GW con trasmissione wireless di elettricità ai consumatori di terra.
TsNIIMash richiama l'attenzione sul fatto che gli sviluppatori americani e giapponesi hanno intrapreso la strada dell'utilizzo della radiazione a microonde, che oggi sembra essere molto meno efficace della radiazione laser.
Progetto di FSUE ONLUS im.Lavochkin ipotizza l'utilizzo di pannelli solari e antenne radianti su un sistema di satelliti autonomi, controllati da un segnale pilota proveniente dalla Terra. Per l'antenna, utilizzare la gamma di microonde a onde corte fino a onde radio millimetriche. Ciò consentirà di formare fasci stretti nello spazio con dimensioni minime di generatori e amplificatori. I piccoli generatori ridurranno anche le antenne riceventi di un ordine di grandezza.
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