Jakie technologie są wykorzystywane w energetyce kosmicznej
- Bezprzewodowa transmisja energii
Bezprzewodowy
Energię można przenosić za pomocą laserapromieniowanie lub mikrofale o różnych częstotliwościach, w zależności od konstrukcji systemu. Jakie decyzje podjęto, aby zapewnić transmisję promieniowania niejonizującego i uniknąć ewentualnych zakłóceń w ekologii lub systemie biologicznym regionu wytwarzającego energię?
Ustawiono górną granicę częstotliwości emisjiaby energia przypadająca na foton nie powodowała jonizacji organizmów podczas przechodzenia przez nie. Jonizacja materiałów biologicznych zaczyna się dopiero od promieniowania ultrafioletowego i w efekcie przejawia się na wyższych częstotliwościach, dzięki czemu do transmisji energii będzie dostępna duża liczba częstotliwości radiowych.
- Lasery
Naukowcy z NASA pracowali w latach 80możliwość wykorzystania laserów do emitowania energii pomiędzy dwoma punktami w przestrzeni. W przyszłości technologia ta stanie się alternatywną metodą przesyłania energii w energii kosmicznej.
W 1991 roku rozpoczął się projekt SELENE, który polegał na stworzeniu laserów wykorzystujących energię kosmiczną, w tym emisję energii laserowej do baz księżycowych.
W 1988 roku Grant Logan zaproponował użycie laseraumieszczonych na Ziemi w celu zasilania stacji kosmicznych, przypuszczalnie można by to zrobić w 1989 r. Zaproponowano wykorzystanie diamentowych ogniw słonecznych w temperaturze 300°C do konwersji ultrafioletowego światła lasera.
Projekt SELENE kontynuował prace nad tymkoncept, dopóki nie został formalnie zamknięty w 1993 roku po dwóch latach badań i dalekosiężnych testów technologii. Powód zamknięcia: wysoki koszt wdrożenia.
- Zamiana energii słonecznej na energię elektryczną
W energetyce kosmicznej, w istniejących stacjach i przy rozwoju elektrowni kosmicznych, jedynym sposobem na efektywne pozyskiwanie energii jest zastosowanie ogniw fotowoltaicznych.
Fotokomórka to urządzenie elektroniczne, które zamienia energię fotonów na energię elektryczną. Pierwszą fotokomórkę opartą na zewnętrznym efekcie fotoelektrycznym stworzył Aleksander Stoletow pod koniec XIX wieku.
Najbardziej efektywnymi z energetycznego punktu widzenia urządzeniami do tego celu są półprzewodnikowe konwertery fotowoltaiczne (PVC), ponieważ jest to bezpośrednie, jednostopniowe przejście energii.
Sprawność fotokomórek produkowanych na skalę przemysłową wynosi średnio 16%, a w najlepszych próbkach aż 25%. W warunkach laboratoryjnych osiągnięto już skuteczność na poziomie 43%.
- Odbieranie energii z fal mikrofalowych emitowanych przez satelitę
Ważne jest również podkreślenie sposobów zdobywaniaenergia. Jednym z nich jest pozyskiwanie energii za pomocą prostowników. Rectenna to urządzenie będące anteną nieliniową, przeznaczone do zamiany energii pola padającej na nią fali na energię prądu stałego.
Najprostszą opcją konstrukcyjną może być wibrator półfalowy, pomiędzy którego ramionami zainstalowane jest urządzenie o przewodności jednokierunkowej (na przykład dioda).
W tej wersji projektu antena jest połączonaz detektorem, na wyjściu którego, w obecności fali padającej, pojawia się pole elektromagnetyczne. Aby zwiększyć wzmocnienie, takie urządzenia można łączyć w wieloelementowe tablice.
Plusy i minusy energii kosmicznej
Kosmiczna energia słoneczna to energia, któraodbierane poza atmosferą ziemską. W przypadku braku zanieczyszczeń gazowych w atmosferze lub chmurach, około 35% energii, która dostała się do atmosfery, spada na Ziemię.
Ponadto wybierając odpowiednią trajektorię orbity,możesz uzyskać energię w około 96% przypadków. Tym samym panele fotowoltaiczne znajdujące się na orbicie geostacjonarnej Ziemi, na wysokości 36 tys. km, otrzymają średnio osiem razy więcej światła niż panele na powierzchni Ziemi, a nawet więcej, gdy statek kosmiczny znajdzie się bliżej Słońca niż Ziemi. powierzchnia Ziemi.
Dodatkową korzyścią jest fakt, że nie ma problemu z masą ani korozją metali w przestrzeni ze względu na brak atmosfery.
Z drugiej strony główną wadą przestrzenienergia jest kosztowna. Drugim problemem tworzenia IPS są duże straty energii podczas transmisji. Podczas przesyłania energii na powierzchnię Ziemi co najmniej 40-50% zostanie utracone.
Główne problemy technologiczne energii kosmicznej
Według amerykańskiego badania z 2008 r. istnieje pięć głównych wyzwań technologicznych, które nauka musi pokonać, aby energia kosmiczna była łatwo dostępna:
- Komponenty fotowoltaiczne i elektroniczne muszą działać z wysoką wydajnością w wysokich temperaturach.
- Bezprzewodowa transmisja energii musi być dokładna i bezpieczna.
- Elektrownie kosmiczne muszą być niedrogie w produkcji.
- Utrzymanie stałej pozycji stacji powyżejodbiornik energii: ciśnienie światła słonecznego odepchnie stację od pożądanej pozycji, a ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego skierowanego na Ziemię odepchnie stację od Ziemi.
Kto będzie czerpał energię z kosmosu? ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
- Chiny
Chiny chcą stać się pierwszym krajem, który uruchomi elektrownię słoneczną na niskiej orbicie okołoziemskiej. Obiekt ma służyć do gromadzenia i przesyłania zebranej energii na Ziemię.
Planuje się umiejscowienie obiektu na ulorbitę geostacjonarną, na wysokości 35 786 kilometrów, gdzie może stale przebywać nad wybranym punktem na Ziemi, powiedział Long Lehao, główny projektant chińskich rakiet serii Long March-9.
Projekt przewiduje budowę na orbicieduże panele słoneczne. Atutem elektrowni będzie możliwość niemal stałego odbioru energii słonecznej, niezależnie od warunków pogodowych. Planowane jest przesyłanie energii na Ziemię za pomocą laserów lub mikrofal.
Energia promieni słonecznych zostanie zamieniona na prąd elektryczny, a następnie przekazana na Ziemię za pomocą mikrofal lub promieniowania laserowego.
Do 2030 roku planowane jest wystrzelenie na orbitę pełnoprawnej elektrowni o mocy megawatów. Chińscy naukowcy chcą zbudować na orbicie komercyjną stację klasy gigawatowej do 2050 roku.
- Japonia
Informacje o Japonii najprawdopodobniej straciły na aktualności. Jednak w 2009 roku kraj ogłosił, że rozpoczyna budowę elektrowni kosmicznej.
Udział w projekcie wartym 21 miliardów dolarówna zlecenie korporacji Mitsubishi Electric i IHI. W ciągu czterech lat musieli opracować i skonstruować specjalne urządzenia do transportu paneli na orbitę stacjonarną o wartości 36 tys. km, montując panele i przesyłając energię elektryczną na Ziemię przy minimalnych stratach. Prawdopodobnie z jakiegoś powodu jednak nie zdecydowali się na realizację projektu.
- Rosja
Główną instytucją naukową Roscosmos jest TsNIIMashpodjął inicjatywę stworzenia rosyjskich kosmicznych elektrowni słonecznych (KSPS) o mocy 1-10 GW z bezprzewodowym przesyłaniem energii elektrycznej do odbiorców naziemnych.
TsNIIMash zwraca uwagę na fakt, że amerykańscy i japońscy deweloperzy obrali drogę wykorzystania promieniowania mikrofalowego, które dziś wydaje się być znacznie mniej skuteczne niż promieniowanie laserowe.
Projekt FSUE NPO im.Ławoczkin zakłada wykorzystanie paneli słonecznych i anten promieniujących w systemie autonomicznych satelitów, sterowanych sygnałem pilota z Ziemi. W przypadku anteny użyj krótkofalowego zakresu mikrofal do milimetrowych fal radiowych. Umożliwi to formowanie wąskich wiązek w przestrzeni przy minimalnych rozmiarach generatorów i wzmacniaczy. Małe generatory zmniejszą również anteny odbiorcze o rząd wielkości.
Czytaj więcej:
W ludzkim mózgu rejestrowany jest nieznany rodzaj sygnału
Niezwykły piasek znaleziony na Wyspach Kurylskich, z którego japońscy samuraje robili miecze
Największa kometa w historii jest widoczna w Układzie Słonecznym: to prawie planeta