Kokios technologijos naudojamos kosmoso energetikoje
- Belaidis energijos perdavimas
Bevielis
Energiją galima perduoti naudojant lazerįspinduliuotę arba mikrobangų krosnelę skirtingais dažniais, priklausomai nuo sistemos konstrukcijos. Kokie pasirinkimai buvo padaryti siekiant užtikrinti, kad spinduliuotės sklidimas būtų nejonizuojantis, kad būtų išvengta galimų energijos gamybos regiono ekologijos ar biologinės sistemos trikdžių?
Nustatoma viršutinė emisijos dažnio ribakad vieno fotono energija eidama pro juos nesukeltų organizmų jonizacijos. Biologinių medžiagų jonizavimas prasideda tik nuo ultravioletinių spindulių ir dėl to pasireiškia didesniais dažniais, todėl energijai perduoti bus galima naudoti daugybę radijo dažnių.
- Lazeriai
NASA mokslininkai devintajame dešimtmetyje dirbo sugalimybė panaudoti lazerius energijai skleisti tarp dviejų erdvės taškų. Ateityje ši technologija taps alternatyviu energijos perdavimo būdu kosminėje energetikoje.
1991 m. prasidėjo SELENE projektas, kurio metu buvo sukurti kosmoso energijos lazeriai, įskaitant lazerio energijos emisiją į Mėnulio bazes.
1988 m. Grantas Loganas pasiūlė naudoti lazerįbuvo pastatytas Žemėje, kad maitintų kosmines stotis, manoma, kad tai būtų galima padaryti 1989 m. Buvo pasiūlyta naudoti deimantinius saulės elementus 300°C temperatūroje ultravioletiniams lazerio spinduliams paversti.
SELENE projektas tęsė darbąkoncepcija, kol ji oficialiai nebuvo uždaryta 1993 m., po dvejų metų mokslinių tyrimų ir tolimų technologijos bandymų. Uždarymo priežastis: didelės įgyvendinimo išlaidos.
- Saulės energijos pavertimas elektra
Kosmoso energetikoje, esamose stotyse ir kuriant kosmines elektrines vienintelis būdas efektyviai gauti energiją yra naudoti fotovoltinius elementus.
Fotoelementas yra elektroninis prietaisas, paverčiantis fotonų energiją į elektros energiją. Pirmąjį fotoelementą, pagrįstą išoriniu fotoelektriniu efektu, XIX amžiaus pabaigoje sukūrė Aleksandras Stoletovas.
Energijos požiūriu efektyviausi įrenginiai yra puslaidininkiniai fotovoltiniai keitikliai (PVC), nes tai yra tiesioginis vienos pakopos energijos perėjimas.
Pramoniniu mastu pagamintų fotoelementų efektyvumas vidutiniškai siekia 16%, geriausių mėginių – iki 25%. Laboratorinėmis sąlygomis jau pasiektas 43% efektyvumas.
- Gaunanti energiją iš palydovo skleidžiamų mikrobangų bangų
Taip pat svarbu pabrėžti gavimo būdusenergijos. Vienas iš jų – energijos gavimas naudojant tiesiąsias žarnas. Rectenna yra įrenginys, kuris yra netiesinė antena, skirta ant jos krintančios bangos lauko energijai paversti nuolatinės srovės energija.
Paprasčiausias dizaino variantas gali būti pusės bangos vibratorius, tarp kurio svirties sumontuotas vienpusio laidumo įrenginys (pavyzdžiui, diodas).
Šioje dizaino versijoje antena yra sujungtasu detektoriumi, kurio išėjime, esant krintančiai bangai, atsiranda EMF. Norint padidinti padidėjimą, tokius įrenginius galima sujungti į daugelio elementų masyvus.
Kosmoso energijos pliusai ir minusai
Kosminė saulės energija yra ta energija, kurigautas už Žemės atmosferos ribų. Nesant dujų taršos atmosferoje ar debesyse, maždaug 35 % energijos, patekusios į atmosferą, patenka į Žemę.
Be to, pasirinkus tinkamą orbitos trajektoriją,energijos galite gauti maždaug 96 % laiko. Taigi fotovoltinės plokštės, esančios geostacionarioje Žemės orbitoje, 36 tūkstančių km aukštyje, gaus vidutiniškai aštuonis kartus daugiau šviesos nei plokštės Žemės paviršiuje ir net daugiau, kai erdvėlaivis bus arčiau Saulės nei Žemės paviršius.
Papildoma nauda yra tai, kad dėl atmosferos trūkumo nėra jokių problemų dėl metalų svorio ar korozijos kosmose.
Kita vertus, pagrindinis erdvės trūkumasenergija brangiai kainuoja. Antra IPS sukūrimo problema – dideli energijos nuostoliai perdavimo metu. Perduodant energiją į Žemės paviršių, bus prarasta bent 40-50 proc.
Pagrindinės kosminės energijos technologinės problemos
Remiantis 2008 m. Amerikos tyrimu, mokslai turi įveikti penkis pagrindinius iššūkius, kad kosmoso energija būtų lengvai prieinama:
- Fotoelektriniai ir elektroniniai komponentai turi veikti labai efektyviai esant aukštai temperatūrai.
- Belaidis energijos perdavimas turi būti tikslus ir saugus.
- Kosminių jėgainių gamyba turi būti nebrangi.
- Išlaikyti pastovią stoties padėtį aukščiauenergijos imtuvas: saulės spindulių slėgis stotį atstums nuo norimos padėties, o į Žemę nukreipto elektromagnetinės spinduliuotės slėgis - stotį nuo Žemės.
Kas ketina išgauti energiją iš kosmoso
- Kinija
Kinija nori tapti pirmąja šalimi, dislokuojančia saulės elektrinę žemojoje orbitoje. Įrenginį planuojama panaudoti surinktai energijai surinkti ir perduoti Žemei.
Statinys planuojamas antgeostacionarioji orbita, 35 786 kilometrų aukštyje, kur galės nuolat išlikti virš pasirinkto Žemės taško, sakė vyriausiasis Kinijos ilgojo žygio-9 serijos raketų dizaineris Long Lehao.
Projektas numato statybas orbitojedidelės saulės baterijos. Elektrinės pranašumas bus galimybė beveik nuolat gauti saulės energiją, nepaisant oro sąlygų. Planuojama energiją į Žemę perduoti naudojant lazerius ar mikrobangas.
Saulės spindulių energija bus paversta elektros srove, o tada perduodama į Žemę naudojant mikrobangas ar lazerio spinduliuotę.
Iki 2030 m. Planuojama į orbitą paleisti pilnavertę megavatų klasės elektrinę. Kinų mokslininkai nori pastatyti komercinę gigavatų klasės stotį orbitoje iki 2050 m.
- Japonija
Informacija apie Japoniją greičiausiai prarado savo aktualumą. Tačiau 2009 metais šalis paskelbė, kad pradeda statyti kosminę elektrinę.
Dalyvauti projekte, kurio vertė 21 mlrdsutartį pasirašė korporacijos Mitsubishi Electric ir IHI. Per ketverius metus jie privalėjo sukurti ir sukonstruoti specifinius įrenginius, skirtus plokštes transportuoti į stacionarią 36 tūkst. km, sumontuojant plokštes ir perduodant elektrą į Žemę su minimaliais nuostoliais. Tačiau jie tikriausiai dėl kažkokių priežasčių nusprendė projekto neįgyvendinti.
- Rusija
Pagrindinė Roscosmos mokslinė institucija yra TsNIIMashėmėsi iniciatyvos sukurti Rusijos kosmines saulės elektrines (KSPS), kurių galia 1-10 GW su belaidžiu elektros perdavimo antžeminiams vartotojams.
„TsNIIMash“ atkreipia dėmesį į tai, kad Amerikos ir Japonijos kūrėjai pasuko mikrobangų spinduliuotės naudojimo keliu, kuris šiandien atrodo daug mažiau efektyvus nei lazerio spinduliavimas.
FSUE NPO projektas im.Lavochkinas prisiima saulės kolektorių ir spinduliuojančių antenų naudojimą autonominių palydovų sistemoje, valdomą bandomuoju Žemės signalu. Antenai naudokite trumpųjų bangų mikrobangų diapazoną iki milimetrų radijo bangų. Tai leis suformuoti siauras sijas erdvėje su minimaliais generatorių ir stiprintuvų dydžiais. Mažieji generatoriai priėmimo antenas taip pat padarys mažesne tvarka.
Skaityti daugiau:
Nežinomas signalo tipas yra užfiksuotas žmogaus smegenyse
Kurilų salose rastas neįprastas smėlis, iš kurio japonų samurajai gamino kardus
Didžiausia istorijoje kometa matoma Saulės sistemoje: tai beveik planeta