Ce tehnologii sunt utilizate în energia spațială
- Transmiterea wireless a energiei
Fără fir
Energia poate fi transferată cu ajutorul laseruluiradiații sau microunde la frecvențe diferite în funcție de proiectarea sistemului. Ce alegeri s-au făcut pentru a se asigura că transmiterea radiațiilor este neionizantă, pentru a evita eventualele perturbări ale ecologiei sau sistemului biologic al regiunii producătoare de energie?
Limita superioară pentru frecvența de emisie este setatăastfel încât energia pe foton să nu provoace ionizarea organismelor la trecerea prin ele. Ionizarea materialelor biologice începe doar cu radiații ultraviolete și, ca rezultat, se manifestă la frecvențe mai mari, astfel încât un număr mare de frecvențe radio vor fi disponibile pentru transmiterea energiei.
- Lasere
Cercetătorii NASA au lucrat în anii 1980 cucapacitatea de a folosi lasere pentru a emite energie între două puncte din spațiu. În viitor, această tehnologie va deveni o modalitate alternativă de transmitere a energiei în energia spațială.
În 1991, a început proiectul SELENE, care a implicat crearea de lasere pentru energia spațială, inclusiv emisia de energie laser către bazele lunare.
În 1988, Grant Logan a propus utilizarea unui laserplasat pe Pământ pentru a alimenta stațiile spațiale, se presupune că acest lucru ar putea fi făcut în 1989. S-a propus să se utilizeze celule solare diamantate la 300°C pentru a converti lumina laser ultravioletă.
Proiectul SELENE a continuat să lucreze la acest lucruconcept până când a fost închis oficial în 1993 după doi ani de cercetare și nu a avut niciodată teste pe termen lung ale tehnologiei. Motivul închiderii: costul ridicat al implementării.
- Transformarea energiei solare în electricitate
În energia spațială, în stațiile existente și în dezvoltarea centralelor spațiale, singura modalitate de obținere eficientă a energiei este utilizarea celulelor fotovoltaice.
O fotocelula este un dispozitiv electronic care convertește energia fotonului în energie electrică. Prima fotocelulă bazată pe efectul fotoelectric extern a fost creată de Alexander Stoletov la sfârșitul secolului al XIX-lea.
Cele mai eficiente, din punct de vedere energetic, dispozitivele pentru aceasta sunt convertoarele fotovoltaice cu semiconductori (PVC), deoarece aceasta este o tranziție energetică directă, într-o singură etapă.
Eficiența fotocelulelor produse la scară industrială este în medie de 16%, cu cele mai bune probe până la 25%. În condiții de laborator, s-a atins deja o eficiență de 43%.
- Primirea energiei din undele cu microunde emise de un satelit
De asemenea, este important să subliniem modalitățile de obținereenergie. Una dintre ele este obținerea energiei folosind rectenne. Rectenna este un dispozitiv care este o antenă neliniară concepută pentru a converti energia câmpului unei unde incidente pe acesta în energie de curent continuu.
Cea mai simplă opțiune de proiectare poate fi un vibrator cu jumătate de undă, între brațele căruia este instalat un dispozitiv cu conductivitate unidirecțională (de exemplu, o diodă).
În această versiune a designului, antena este combinatăcu un detector, la ieșirea căruia, în prezența unei unde incidente, apare un EMF. Pentru a crește câștigul, astfel de dispozitive pot fi combinate în tablouri cu mai multe elemente.
Pro și contra energiei spațiale
Energia solară cosmică este energia careprimite în afara atmosferei Pământului. În absența poluării cu gaz în atmosferă sau în nori, aproximativ 35% din energia care a intrat în atmosferă cade pe Pământ.
În plus, prin alegerea traiectoriei orbitale corecte,poți obține energie în aproximativ 96% din timp. Astfel, panourile fotovoltaice aflate pe orbita geostaționară a Pământului, la o altitudine de 36 mii km, vor primi în medie de opt ori mai multă lumină decât panourile de pe suprafața Pământului și chiar mai mult atunci când nava spațială este mai aproape de Soare decât de suprafața Pământului.
Un avantaj suplimentar este faptul că nu există nicio problemă cu greutatea sau coroziunea metalelor în spațiu din cauza lipsei unei atmosfere.
Pe de altă parte, principalul dezavantaj al spațiuluienergia este un cost ridicat. A doua problemă a creării unui IPS este pierderile mari de energie în timpul transmisiei. La transmiterea energiei pe suprafața Pământului, cel puțin 40-50% se vor pierde.
Principalele probleme tehnologice ale energiei spațiale
Potrivit unui studiu american din 2008, există cinci provocări tehnologice majore pe care știința trebuie să le depășească pentru a face energia spațială ușor disponibilă:
- Componentele fotovoltaice și electronice trebuie să funcționeze cu randament ridicat la temperaturi ridicate.
- Transmiterea fără fir a energiei trebuie să fie precisă și sigură.
- Centralele spațiale trebuie să fie ieftine de fabricat.
- Menținerea unei poziții constante a stației de mai susreceptor de energie: presiunea luminii solare va împinge stația departe de poziția dorită, iar presiunea radiației electromagnetice direcționate către Pământ va împinge stația departe de Pământ.
Cine va extrage energie din spațiu
- China
China vrea să devină prima țară care implementează o centrală solară pe orbită joasă a Pământului. Instalația este planificată să fie utilizată pentru a colecta și a transmite energia colectată pe Pământ.
Structura este planificată să fie amplasată peorbita geostaționară, la o altitudine de 35.786 de kilometri, unde va putea rămâne constant deasupra unui punct selectat de pe Pământ, a declarat Long Lehao, designer-șef al rachetelor din seria chinezească Long March-9.
Proiectul prevede construcția pe orbităpanouri solare mari. Avantajul centralei va fi posibilitatea de a primi aproape constant energie solară, indiferent de condițiile meteorologice. Este planificată transmiterea energiei pe Pământ folosind lasere sau microunde.
Energia razelor solare va fi convertită în curent electric și apoi transmisă pe Pământ folosind microunde sau radiații laser.
Până în 2030, este planificată lansarea pe orbită a unei centrale electrice de clasă megawatt. Oamenii de știință chinezi vor să construiască o stație comercială de clasă gigawatt pe orbită până în 2050.
- Japonia
Informațiile despre Japonia și-au pierdut, cel mai probabil, relevanța. Cu toate acestea, țara a anunțat în 2009 că începe construcția unei centrale electrice spațiale.
Să participe la un proiect în valoare de 21 de miliarde de dolaricontractat de corporațiile Mitsubishi Electric și IHI. Pe parcursul a patru ani, li s-a cerut să dezvolte și să construiască dispozitive specifice pentru transportul panourilor pe o orbită staționară de 36 de mii km, asamblarea panourilor și transmiterea energiei electrice pe Pământ cu pierderi minime. Cu toate acestea, probabil că au decis să nu implementeze proiectul din anumite motive.
- Rusia
Principala instituție științifică a Roscosmos este TsNIIMasha luat inițiativa de a crea centrale solare spațiale rusești (KSPS) cu o capacitate de 1-10 GW cu transmitere wireless a energiei electrice către consumatorii terestre.
TsNIIMash atrage atenția asupra faptului că dezvoltatorii americani și japonezi au luat calea utilizării radiației cu microunde, care astăzi pare a fi mult mai puțin eficientă decât radiația laser.
Proiectul FSUE NPO im.Lavochkin își asumă utilizarea panourilor solare și a antenelor radiante pe un sistem de sateliți autonomi, controlați de un semnal pilot de pe Pământ. Pentru antenă, utilizați gama de microunde cu unde scurte până la unde radio de milimetru. Acest lucru va face posibilă formarea grinzilor înguste în spațiu cu dimensiuni minime de generatoare și amplificatoare. Generatoarele mici vor face, de asemenea, antenele de recepție un ordin de mărime mai mic.
Citeste mai mult:
Un tip necunoscut de semnal este înregistrat în creierul uman
Nisip neobișnuit găsit în Insulele Kuril, din care samuraii japonezi făceau săbii
Cea mai mare cometă din istorie se vede în sistemul solar: este aproape o planetă