宇宙エネルギーで使用されている技術
- エネルギーのワイヤレス伝送
ワイヤレス
エネルギーはレーザー光線かマイクロウェーブによって異なった頻度によって送信することができますエネルギー生成地域の生態系や生物系への攪乱を避けるために、放射線透過が非電離であることを保証するために、どのような選択がなされましたか?
放出周波数の上限が設定されていますそのため、光子あたりのエネルギーは、生物を通過するときに生物のイオン化を引き起こしません。生体物質のイオン化は紫外線からのみ始まり、その結果、より高い周波数で現れるため、エネルギー伝達に利用できる無線周波数が多数なります。
- レーザー
NASAの研究者は、1980年代にレーザーを使用して宇宙の2点間でエネルギーを放射する可能性に取り組みました。将来的には、この技術は宇宙エネルギーにおけるエネルギー伝送の代替方法となるでしょう。
1991年、月面基地へのレーザーエネルギーの放出など、宇宙エネルギー用のレーザーの創製を含むSELENEプロジェクトが開始されました。
1988年、グラントローガンは地球上にレーザーを打ち上げて宇宙ステーションに電力を供給することを提案したが、これはおそらく1989年に実現可能だった。 300°Cの温度で紫外線レーザー光を変換するためにダイヤモンド太陽電池を使用することが提案されています。
SELENEプロジェクトはこれに取り組み続けました2年間の研究と技術の長期テストの後、1993年に正式に閉鎖されるまでのコンセプト。閉鎖の理由：実装のコストが高い。
- 太陽エネルギーを電気に変換する
宇宙エネルギー、既存の発電所、および宇宙発電所の開発において、エネルギーを効率的に生成する唯一の方法は、太陽電池を使用することです。
フォトセルは、光子のエネルギーを電気エネルギーに変換する電子デバイスです。外部光電効果に基づく最初のフォトセルは、19世紀末にアレクサンドル・ストレトフによって作成されました。
半導体太陽光発電コンバータ(PVP)は、直接的な単一段階のエネルギー転換であるため、このための最もエネルギー効率の高いデバイスです。
工業的に生産された太陽電池の効率は平均16%で、最良のサンプルは最大25%です。 研究室では、すでに効率は43%です。
- 衛星から放射されるマイクロ波からエネルギーを受け取る
入手方法を重視することも重要エネルギー。その 1 つは、レクテナを使用してエネルギーを取得することです。レクテナは、入射波の場のエネルギーを直流エネルギーに変換するように設計された非線形アンテナであるデバイスです。
最も単純な設計オプションは、半波バイブレータであり、そのアーム間に一方向導電性のデバイス (ダイオードなど) が取り付けられます。
このバージョンの設計では、アンテナが組み合わされています検出器を使用すると、その出力に入射波が存在すると、EMFが現れます。ゲインを上げるために、このようなデバイスを組み合わせてマルチエレメントアレイにすることができます。
宇宙エネルギーの長所と短所
宇宙太陽エネルギーとは、地球の大気圏外で受信されます。大気や雲にガス汚染がなければ、大気中に流入したエネルギーの約 35% が地球に降り注ぎます。
さらに、正しい軌道軌道を選択することで、約96%の確率でエネルギーを得ることができます。したがって、高度 36,000 km の地球の静止軌道にある太陽光発電パネルは、地球表面のパネルよりも平均して 8 倍多くの光を受け取り、宇宙船が太陽に近い場合はさらに多くなります。地球の表面。
追加の利点は、大気が不足しているために宇宙での金属の重量や腐食に問題がないという事実です。
一方で、スペースの主な欠点は、エネルギーは高コストです。IPS 作成の 2 番目の問題は、伝送中の大きなエネルギー損失です。エネルギーを地表に伝達すると、少なくとも 40 ～ 50% が失われます。
宇宙エネルギーの主な技術的問題
2008年のアメリカの研究によると、宇宙エネルギーをすぐに利用できるようにするために科学が克服しなければならない5つの主要な技術的課題があります。
- 太陽光発電および電子部品は、高温で高効率で動作する必要があります。
- エネルギーのワイヤレス伝送は正確かつ安全でなければなりません。
- 宇宙発電所は安価に製造できなければなりません。
- 一定のステーション位置を維持するエネルギーレシーバー：太陽光の圧力がステーションを目的の位置から遠ざけ、地球に向けられた電磁放射の圧力がステーションを地球から遠ざけます。
誰が宇宙からエネルギーを抽出するのか
- 中国
中国は、地球低軌道に太陽光発電所を配備する最初の国になることを望んでいる。この施設は、収集したエネルギーを地球に伝送するために使用される予定です。
構造物は次の場所に設置される予定です。中国の長征9号シリーズロケットの主任設計者、龍楽豪氏によると、高度3万5786キロメートルの静止軌道では、地球上の選択された地点の上空に常に留まることができるという。
プロジェクトは軌道上での建設を提供します大きなソーラーパネル。発電所の利点は、気象条件に関係なく、ほぼ一定の太陽エネルギーの受け取りの可能性です。レーザーやマイクロ波を使って地球にエネルギーを送ることが計画されています。
太陽光線のエネルギーは電流に変換され、マイクロ波またはレーザー放射を使用して地球に送信されます。
2030年までに、本格的なメガワット級の発電所を軌道に乗せる予定です。中国の科学者は、2050年までに軌道上に商用ギガワットクラスのステーションを建設したいと考えています。
- 日本
日本に関する情報はおそらく関連性を失っている。しかし、同国は 2009 年に宇宙発電所の建設を開始すると発表しました。
210億ドル相当のプロジェクトに参加するには三菱電機とIHIが契約。 4 年間にわたって、パネルを 36,000 の静止軌道に輸送するための特定の装置を開発および構築する必要がありました。 km、パネルを組み立て、最小限の損失で電力を地球に送電します。しかし、おそらく何らかの理由でこのプロジェクトを実施しないことにしたのでしょう。
- ロシア
ロスコスモスの主要な科学機関は TsNIIMash ですは、地上の消費者への無線送電を備えた容量1～10GWのロシア宇宙太陽光発電所（KSPS）の創設に率先して取り組んだ。
TsNIIMashは、アメリカと日本の開発者がマイクロ波放射を使用する道を歩んでいるという事実に注目しています。マイクロ波放射は、今日、レーザー放射よりもはるかに効果が低いようです。
FSUE NPOimのプロジェクト。Lavochkinは、地球からのパイロット信号によって制御される自律衛星システムでのソーラーパネルと放射アンテナの使用を想定しています。アンテナには、ミリ波までの短波マイクロ波範囲を使用してください。これにより、最小限のサイズの発電機と増幅器で空間に狭いビームを形成することが可能になります。小さな発電機はまた、受信アンテナを一桁小さくします。
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