אילו טכנולוגיות משמשות באנרגיית החלל
- העברת אנרגיה אלחוטית
אַלחוּט
ניתן להעביר אנרגיה באמצעות לייזרקרינה או מיקרוגל בתדרים שונים בהתאם לעיצוב המערכת. אילו בחירות נעשו כדי להבטיח שהעברת הקרינה תהיה בלתי מייננת, על מנת למנוע הפרעות אפשריות לאקולוגיה או למערכת הביולוגית של האזור המייצר אנרגיה?
מוגדר הגבול העליון לתדר הפליטהכך שהאנרגיה לפוטון לא תביא ליינון של אורגניזמים כאשר הם עוברים דרכם. יינון של חומרים ביולוגיים מתחיל רק בקרינה אולטרה סגולה וכתוצאה מכך הוא מתבטא בתדרים גבוהים יותר, ולכן מספר גדול של תדרי רדיו יהיה זמין להעברת אנרגיה.
- לייזרים
חוקרי נאס"א עבדו בשנות ה-80 עםהיכולת להשתמש בלייזרים כדי לפלוט אנרגיה בין שתי נקודות בחלל. בעתיד, טכנולוגיה זו תהפוך לדרך חלופית להעברת אנרגיה באנרגיה בחלל.
בשנת 1991 החל פרויקט SELENE שכלל יצירת לייזרים לאנרגיית חלל, כולל פליטת אנרגיית לייזר לבסיסי ירח.
בשנת 1988, גרנט לוגן הציע להשתמש בלייזרהוצב על פני כדור הארץ כדי להפעיל תחנות חלל, לכאורה ניתן היה לעשות זאת בשנת 1989. הוצע להשתמש בתאים סולאריים יהלומים ב-300 מעלות צלזיוס כדי להמיר אור לייזר אולטרה סגול.
פרויקט SELENE המשיך לעבוד על כךהרעיון עד שנסגר רשמית בשנת 1993 לאחר שנתיים של מחקר ובדיקה ארוכת טווח של הטכנולוגיה. סיבת הסגירה: עלות יישום גבוהה.
- המרת אנרגיה סולארית לחשמל
באנרגיה בחלל, בתחנות קיימות ובפיתוח תחנות כוח בחלל, הדרך היחידה להשיג אנרגיה ביעילות היא שימוש בתאים פוטו-וולטאיים.
תא פוטו הוא מכשיר אלקטרוני הממיר אנרגיית פוטון לאנרגיה חשמלית. תא הפוטו הראשון המבוסס על האפקט הפוטואלקטרי החיצוני נוצר על ידי אלכסנדר סטולטוב בסוף המאה ה-19.
המכשירים היעילים ביותר, מנקודת מבט אנרגטית, לכך הם ממירים פוטו-וולטאיים מוליכים למחצה (PVC), שכן מדובר במעבר אנרגיה ישיר חד-שלבי.
היעילות של תאי פוטו המיוצרים בקנה מידה תעשייתי היא בממוצע 16%, כאשר הדגימות הטובות ביותר עד 25%. בתנאי מעבדה, כבר הושגה יעילות של 43%.
- קבלת אנרגיה מגלי מיקרוגל הנפלטים על ידי לוויין
כמו כן, חשוב לשים דגש על דרכי ההשגהאֵנֶרְגִיָה. אחד מהם הוא השגת אנרגיה באמצעות רקטננות. Rectenna הוא מכשיר שהוא אנטנה לא ליניארית שנועדה להמיר את אנרגיית השדה של גל הנכנס עליו לאנרגיית זרם ישר.
אפשרות העיצוב הפשוטה ביותר יכולה להיות ויברטור חצי גל, שבין זרועותיו מותקן מכשיר עם מוליכות חד כיוונית (לדוגמה, דיודה).
בגרסה זו של העיצוב משולבת האנטנהעם גלאי שתפוקתו, בנוכחות גל אירוע, מופיע EMF. כדי להגדיל את הרווח, ניתן לשלב מכשירים כאלה למערכים מרובי-אלמנטים.
יתרונות וחסרונות של אנרגיית חלל
אנרגיית השמש הקוסמית היא האנרגיה שמתקבל מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ. בהיעדר זיהום גז באטמוספרה או בעננים, כ-35% מהאנרגיה שנכנסה לאטמוספירה נופלת על כדור הארץ.
בנוסף, על ידי בחירת מסלול המסלול הנכון,אתה יכול לקבל אנרגיה בערך 96% מהמקרים. לפיכך, לוחות פוטו-וולטאיים במסלול גיאוסטציונרי של כדור הארץ, בגובה של 36 אלף ק"מ, יקבלו בממוצע פי שמונה יותר אור מאשר לוחות על פני כדור הארץ, ואף יותר כאשר החללית קרובה יותר לשמש מאשר לשמש. פני כדור הארץ.
יתרון נוסף הוא העובדה כי אין בעיה עם משקל או קורוזיה של מתכות בחלל בגלל היעדר אווירה.
מצד שני, החיסרון העיקרי של החללאנרגיה עלות גבוהה. הבעיה השנייה של יצירת IPS היא הפסדי אנרגיה גדולים במהלך שידור. בעת העברת אנרגיה אל פני כדור הארץ, לפחות 40-50% יאבדו.
הבעיות הטכנולוגיות העיקריות של אנרגיית החלל
על פי מחקר אמריקאי משנת 2008, ישנם חמישה אתגרים טכנולוגיים עיקריים שעליהם המדע צריך להתמודד כדי להפוך את אנרגיית החלל לזמינה:
- רכיבים פוטו וולטאיים ואלקטרוניים חייבים לפעול ביעילות גבוהה בטמפרטורות גבוהות.
- העברה אלחוטית של אנרגיה חייבת להיות מדויקת ומאובטחת.
- תחנות כוח בחלל חייבות להיות זולות לייצור.
- שמירה על מיקום קבוע של התחנה למעלהמקלט אנרגיה: לחץ השמש ידחק את התחנה מהמצב הרצוי, ולחץ הקרינה האלקטרומגנטית המופנית לכדור הארץ ידחיק את התחנה מכדור הארץ.
מי הולך להפיק אנרגיה מהחלל
- סין
סין רוצה להפוך למדינה הראשונה שפרסה תחנת כוח סולארית במסלול נמוך סביב כדור הארץ. המתקן מתוכנן לשמש לאיסוף והעברת האנרגיה הנאספת לכדור הארץ.
המבנה מתוכנן להיות ממוקם עלמסלול גיאוסטציונרי, בגובה של 35,786 קילומטרים, שבו הוא יוכל להישאר כל הזמן מעל נקודה נבחרת על פני כדור הארץ, אמר Long Lehao, המעצב הראשי של רקטות מסדרת Long March-9 הסינית.
הפרויקט מספק בנייה במסלולפאנלים סולאריים גדולים. היתרון של תחנת הכוח יהיה האפשרות לקבל כמעט מתמיד אנרגיה סולארית, ללא קשר לתנאי מזג האוויר. מתוכנן להעביר אנרגיה לכדור הארץ באמצעות לייזרים או מיקרוגל.
אנרגיית קרני השמש תומר לזרם חשמלי, ותועבר לכדור הארץ באמצעות מיקרוגל או קרינת לייזר.
עד שנת 2030 מתוכנן לשגר תחנת כוח ברמה מגוואטית מלאה למסלול. מדענים סינים רוצים לבנות תחנה מסחרית בכיתת ג'יגה-וואט במסלול עד שנת 2050.
- יפן
מידע על יפן כנראה איבד מהרלוונטיות שלו. עם זאת, המדינה הודיעה ב-2009 כי היא מתחילה בבניית תחנת כוח בחלל.
להשתתף בפרויקט בשווי 21 מיליארד דולרבחוזה על ידי תאגידי מיצובישי אלקטריק ו-IHI. במהלך ארבע שנים, הם נדרשו לפתח ולבנות מכשירים ספציפיים להובלת לוחות למסלול נייח של 36 אלף ק"מ, הרכבת לוחות והעברת חשמל לכדור הארץ במינימום הפסדים. עם זאת, הם כנראה החליטו לא ליישם את הפרויקט משום מה.
- רוסיה
המוסד המדעי העיקרי של Roscosmos הוא TsNIIMashלקח את היוזמה ליצור תחנות כוח סולאריות בחלל (KSPS) בעלות הספק של 1-10 GW עם שידור אלחוטי של חשמל לצרכני הקרקע.
TsNIIMash מפנה את תשומת הלב לעובדה שמפתחים אמריקאים ויפנים נקטו בדרך של שימוש בקרינת מיקרוגל, שנראה כיום הרבה פחות יעיל מקרינת לייזר.
פרויקט FSUE NPO im.לבוצ'קין מניח את השימוש בפאנלים סולאריים ובאנטנות מקרינות במערכת לוויינים אוטונומיים, הנשלטים על ידי אות פיילוט מכדור הארץ. עבור האנטנה, השתמש בטווח המיקרוגל של הגל הקצר עד גלי רדיו של מילימטר. זה יאפשר ליצור קורות צרות בחלל עם גדלים מינימליים של גנרטורים ומגברים. גנרטורים קטנים גם יקטינו אנטנות קליטה בסדר גודל קטן יותר.
קרא עוד:
סוג לא ידוע של אות נרשם במוח האנושי
חול יוצא דופן שנמצא באיי קוריל, ממנו יצרו סמוראים יפנים חרבות
השביט הגדול ביותר בהיסטוריה נראה במערכת השמש: הוא כמעט כוכב לכת