Hvilke teknologier brukes i romenergi
- Trådløs overføring av energi
Trådløs
Energi kan overføres med laserstråling eller mikrobølger ved forskjellige frekvenser avhengig av systemets design. Hvilke valg ble tatt for å sikre at overføringen av stråling var ikke-ioniserende, for å unngå mulige forstyrrelser på økologien eller det biologiske systemet i den energiproduserende regionen?
Den øvre grensen for utslippsfrekvensen er sattslik at energien per foton ikke forårsaker ionisering av organismer når den passerer gjennom dem. Ionisering av biologiske materialer begynner bare med ultrafiolett stråling og manifesterer seg som et resultat ved høyere frekvenser, så et stort antall radiofrekvenser vil være tilgjengelig for energioverføring.
- Lasere
NASA-forskere jobbet på 1980-tallet medmuligheten til å bruke lasere til å sende ut energi mellom to punkter i rommet. I fremtiden vil denne teknologien bli en alternativ metode for energioverføring i romenergi.
I 1991 startet SELENE-prosjektet, som innebar å lage lasere for romenergi, inkludert laserenergiutslipp til månebaser.
I 1988 foreslo Grant Logan å bruke en laserplassert på jorden for å drive romstasjoner, skulle dette visstnok kunne gjøres i 1989. Det ble foreslått å bruke diamantsolceller ved 300°C for å konvertere ultrafiolett laserlys.
SELENE-prosjektet fortsatte å jobbe med dettekonseptet til det ble formelt stengt i 1993 etter to års forskning og langvarig testing av teknologien. Årsak til nedleggelse: høye kostnader for implementering.
- Konvertere solenergi til elektrisitet
Innen romenergi, i eksisterende stasjoner og i utviklingen av romkraftverk er den eneste måten å effektivt skaffe energi på bruk av solcelleceller.
En fotocelle er en elektronisk enhet som konverterer fotonenergi til elektrisk energi. Den første fotocellen basert på den eksterne fotoelektriske effekten ble skapt av Alexander Stoletov på slutten av 1800-tallet.
De mest effektive, fra et energisynspunkt, enhetene for dette er halvleder fotovoltaiske omformere (PVC), siden dette er en direkte, ett-trinns energiovergang.
Effektiviteten til fotoceller produsert i industriell skala er i gjennomsnitt 16 %, med de beste prøvene opptil 25 %. Under laboratorieforhold er en effektivitet på 43 % allerede oppnådd.
- Motta energi fra mikrobølger som sendes ut av en satellitt
Det er også viktig å legge vekt på måtene å skaffeenergi. En av dem er å skaffe energi ved å bruke rektennaer. Rectenna er en enhet som er en ikke-lineær antenne designet for å konvertere energien til feltet til en bølge som faller inn på den til likestrømsenergi.
Det enkleste designalternativet kan være en halvbølgevibrator, mellom armene som en enhet med enveisledningsevne (for eksempel en diode) er installert.
I denne versjonen av designet kombineres antennenmed en detektor, hvis utgang, i nærvær av en innfallende bølge, vises en EMF. For å øke forsterkningen kan slike enheter kombineres i flerelement-arrays.
Fordeler og ulemper med romenergi
Kosmisk solenergi er energien sommottatt utenfor jordens atmosfære. I fravær av gassforurensning i atmosfæren eller skyene, faller omtrent 35 % av energien som kommer inn i atmosfæren på jorden.
I tillegg, ved å velge riktig orbitalbane,du kan få energi omtrent 96 % av tiden. Således vil fotovoltaiske paneler i geostasjonær bane rundt jorden, i en høyde av 36 tusen km, motta i gjennomsnitt åtte ganger mer lys enn paneler på jordoverflaten, og enda mer når romfartøyet er nærmere solen enn til jordens overflate
En ekstra fordel er det faktum at det ikke er noe problem med metallets vekt eller korrosjon på grunn av mangel på atmosfære.
På den annen side, den største ulempen med plassenergi er høye kostnader. Det andre problemet med å lage en IPS er store energitap under overføring. Ved overføring av energi til jordoverflaten vil minst 40-50 % gå tapt.
De viktigste teknologiske problemene med romenergi
Ifølge en amerikansk studie fra 2008 er det fem store teknologiske utfordringer som vitenskapen må overvinne for å gjøre romenergi lett tilgjengelig:
- Solcelleanlegg og elektroniske komponenter må fungere med høy effektivitet ved høye temperaturer.
- Trådløs overføring av energi må være nøyaktig og sikker.
- Romkraftverk må være billig å produsere.
- Opprettholde en konstant posisjon for stasjonen overenergimottaker: sollystrykket vil skyve stasjonen bort fra ønsket posisjon, og trykket fra elektromagnetisk stråling rettet mot jorden vil skyve stasjonen bort fra jorden.
Hvem skal hente energi fra verdensrommet
- porselen
Kina ønsker å bli det første landet som utplasserer et solkraftverk i lav bane rundt jorden. Anlegget er planlagt brukt til å samle og overføre den innsamlede energien til jorden.
Strukturen er planlagt plassert pågeostasjonær bane, i en høyde av 35 786 kilometer, hvor den hele tiden vil være i stand til å forbli over et valgt punkt på jorden, sa Long Lehao, sjefdesigner for rakettene i den kinesiske Long March-9-serien.
Prosjektet sørger for bygging i banestore solcellepaneler. Fordelen med kraftverket vil være muligheten for nesten konstant mottak av solenergi, uavhengig av værforhold. Det er planlagt å overføre energi til jorden ved hjelp av lasere eller mikrobølger.
Solens stråler vil bli omgjort til elektrisk strøm, og deretter overføres til jorden ved hjelp av mikrobølger eller laserstråling.
Innen 2030 er det planlagt å lansere et fullverdig kraftverk i klasse megawatt i bane. Kinesiske forskere ønsker å bygge en kommersiell gigawatt-klassestasjon i bane innen 2050.
- Japan
Informasjon om Japan har mest sannsynlig mistet sin relevans. Landet kunngjorde imidlertid i 2009 at det startet byggingen av et romkraftverk.
Å delta i et prosjekt verdt 21 milliarder dollarkontrakt med Mitsubishi Electric og IHI-selskaper. I løpet av fire år ble de pålagt å utvikle og konstruere spesifikke enheter for transport av paneler til en stasjonær bane på 36 tusen km, sette sammen paneler og overføre elektrisitet til jorden med minimale tap. Imidlertid bestemte de seg sannsynligvis for ikke å gjennomføre prosjektet av en eller annen grunn.
- Russland
Den viktigste vitenskapelige institusjonen til Roscosmos er TsNIIMashtok initiativ til å lage russiske romsolkraftverk (KSPS) med en kapasitet på 1-10 GW med trådløs overføring av elektrisitet til bakkeforbrukere.
TsNIIMash gjør oppmerksom på at amerikanske og japanske utviklere har tatt veien for å bruke mikrobølgestråling, som i dag ser ut til å være mye mindre effektiv enn laserstråling.
Prosjekt av FSUE NPO im.Lavochkin antar bruk av solcellepaneler og utstrålende antenner på et system med autonome satellitter, styrt av et pilotsignal fra jorden. For antennen, bruk kortbølgeovn mikrobølgeovn opp til millimeter radiobølger. Dette vil gjøre det mulig å danne smale bjelker i rommet med minimale størrelser på generatorer og forsterkere. Små generatorer vil også gjøre mottaksantenner til en størrelsesorden mindre.
Les mer:
En ukjent type signal blir registrert i den menneskelige hjerne
Uvanlig sand funnet på Kuriløyene, hvorfra japansk samurai laget sverd
Den største kometen i historien er sett i solsystemet: den er nesten en planet