A humanidade precisa de energia limpa cristalina em termos ambientais, pois os métodos modernos de geração de energia poluem seriamente o meio ambiente. Especialistas veem uma saída para o impasse em métodos inovadores. Eles estão associados ao uso da energia espacial.
Idéias Iniciais
A história começou em 1968. Então Peter Glazer demonstrou a ideia de uma tecnologia de satélite massiva. Um coletor solar foi montado neles. Seu tamanho é de 1 milha quadrada. O equipamento deveria estar localizado a uma altitude de 36.000 km acima da zona do equador. O objetivo é coletar e transformar a energia solar em uma banda eletromagnética, um fluxo de micro-ondas. Desta forma, a energia útil deve ser transmitida para enormes antenas terrestres.
Em 1970, o Departamento de Energia dos Estados Unidos, juntamente com a NASA, estudou o projeto Glaser. Este é o Satélite Solar Power (abreviatura SPS).
Três anos depois, o cientista obteve a patente da técnica proposta. A ideia, se implementada, traria excelentes resultados. Mas haviadiferentes cálculos foram realizados e descobriu-se que o satélite planejado geraria 5.000 MW de energia e a Terra atingiria três vezes menos. Também determinamos os custos estimados para este projeto - US $ 1 trilhão. Isso forçou o governo a fechar o programa.
90s
No futuro, os satélites foram planejados para serem localizados a uma altura mais modesta. Para fazer isso, eles tiveram que usar órbitas terrestres baixas. Esse conceito foi desenvolvido em 1990 por pesquisadores do Centro. M. V. Keldysh.
De acordo com seu plano, 10-30 estações especiais devem ser construídas nos anos 20-30 do século 21. Cada um deles incluirá 10 módulos de energia. O parâmetro total de todas as estações será de 1,5 - 4,5 GW. Na Terra, o indicador atingirá valores de 0,75 a 2,25 GW.
E até 2100 o número de estações aumentará para 800. O nível de energia recebida na Terra será de 960 GW. Mas hoje não há informações sequer sobre o desenvolvimento de um projeto baseado neste conceito.
Ações da NASA e do Japão
Em 1994, foi realizado um experimento especial. Foi hospedado pela Força Aérea dos EUA. Eles colocaram satélites fotovoltaicos avançados em órbita terrestre baixa. Foguetes foram usados para este propósito.
De 1995 a 1997, a NASA realizou um estudo completo da energia espacial. Foram analisados seus conceitos e especificidades tecnológicas.
Em 1998, o Japão interveio nesta área. Sua agência espacial lançou um programa para construir um sistema elétrico espacial.
Em 1999, a NASA respondeu lançando um programa semelhante. Em 2000, um representante desta organização, John McKins, falou perante o Congresso dos EUA com uma declaração de que os desenvolvimentos planejados exigem enormes despesas e equipamentos de alta tecnologia, além de mais de uma década.
Em 2001, os japoneses anunciaram um plano para intensificar as pesquisas e lançar um satélite de teste com parâmetros de 10 kW e 1 MW.
Em 2009, sua agência de exploração espacial anunciou sua intenção de enviar um satélite especial em órbita. Ele enviará energia solar para a Terra usando microondas. Seu protótipo inicial deve ser lançado em 2030.
Também em 2009 foi assinado um importante acordo entre duas organizações - Solaren e PG&E. Segundo ele, a primeira empresa produzirá energia no espaço. E o segundo vai comprá-lo. A potência dessa energia será de 200 MW. Isso é suficiente para fornecer 250.000 edifícios residenciais com ele. Segundo alguns relatos, o projeto começou a ser implementado em 2016.
Em 2010, a preocupação Shimizu publicou material sobre a potencial construção de uma estação de grande escala na lua. Os painéis solares serão usados em grandes quantidades. A partir deles será construído um cinturão, que terá parâmetros de 11.000 e 400 km (comprimento e largura, respectivamente).
Em 2011, várias grandes empresas japonesas conceberam um projeto global conjunto. Envolveu o uso de 40 satélites com baterias solares montadas. As ondas eletromagnéticas se tornarão condutores de energia para a Terra. O espelho vai levá-loscom 3 km de diâmetro. Ele estará concentrado na zona desértica do oceano. O projeto estava programado para ser lançado em 2012. Mas por motivos técnicos, isso não aconteceu.
Problemas na prática
O desenvolvimento da energia espacial pode salvar a humanidade de cataclismos. No entanto, a implementação prática dos projetos apresenta muitas dificuldades.
Como planejado, a localização de uma rede de satélites no espaço tem as seguintes vantagens:
- Exposição constante ao Sol, ou seja, ação contínua.
- Independência total do clima e da posição do eixo do planeta.
- Sem dilemas com a massa das estruturas e sua corrosão.
A implementação dos planos é complicada pelos seguintes problemas:
- Enormes parâmetros da antena - o transmissor de energia para a superfície do planeta. Assim, por exemplo, para que a transmissão pretendida ocorra usando micro-ondas com frequência de 2,25 GHz, o diâmetro dessa antena seria de 1 km. E o diâmetro da zona que recebe o fluxo de energia na Terra deve ser de pelo menos 10 km.
- A perda de energia ao se deslocar para a Terra é de cerca de 50%.
- Despesas colossais. Para um país, são quantias muito significativas (várias dezenas de bilhões de dólares).
Estes são os prós e os contras da energia espacial. As principais potências estão engajadas na eliminação e minimização de suas deficiências. Por exemplo, os desenvolvedores americanos estão tentando resolver dilemas financeiros com a ajuda dos foguetes Falcon 9 da SpaceX. Esses dispositivos reduzirão significativamente o custo de implementação do programa planejado (em particular, o lançamento de satélites SBSP).
Programa Lunar
Segundo o conceito de David Criswell, é fundamental usar a Lua como base para colocar os equipamentos necessários.
Este é o lugar ideal para resolver o dilema. Além disso, onde é possível desenvolver energia espacial, se não na Lua? Este é um território que não tem atmosfera e clima. A geração de energia aqui pode continuar continuamente com eficiência sólida.
Além disso, muitos componentes das baterias podem ser construídos a partir de materiais lunares, como o solo. Isso reduz significativamente os custos por analogia com outras variações de estação.
A situação na Rússia
A indústria de energia espacial do país está se desenvolvendo com base nos seguintes princípios:
- O fornecimento de energia é um problema social e político em escala planetária.
- A segurança ambiental é o mérito da exploração espacial competente. Devem ser aplicadas tarifas de energia verde. Aqui, o significado social de seu portador é necessariamente levado em consideração.
- Suporte contínuo para programas inovadores de energia.
- Porcentagem de eletricidade gerada por usinas nucleares precisa ser otimizada.
- Identificação da relação ótima de energia com a concentração no solo e no espaço.
- Aplicação da aviação espacial para educação e transmissão de energia.
A energia espacial na Rússia interage com o programa da Federal State Unitary Enterprise NPO. Lavochkin. A ideia é baseada no uso de coletores solares e antenas de radiação. Tecnologias básicas - satélites autônomos controlados da Terra aassistência de pulso piloto.
O espectro de microondas com ondas curtas, mesmo milimétricas, é usado para a antena. Devido a isso, raios estreitos aparecerão no espaço sideral. Isso exigirá geradores e amplificadores de parâmetros modestos. Então serão necessárias antenas significativamente menores.
Iniciativa do TsNIIMash
Em 2013, esta organização (que também é a principal divisão científica da Roscosmos) propôs a construção de usinas solares espaciais domésticas. Sua potência pretendida estava na faixa de 1-10 GW. A energia deve ser transmitida para a Terra sem fio. Para isso, diferentemente dos EUA e do Japão, os cientistas russos pretendiam usar um laser.
Política Nuclear
A localização das baterias solares no espaço implica certas vantagens. Mas aqui é importante observar rigorosamente a orientação necessária. A técnica não deve estar nas sombras. A esse respeito, vários especialistas são céticos em relação ao programa lunar.
E hoje o método mais eficaz é considerado "Energia nuclear espacial - energia espacial solar". Envolve colocar um poderoso reator ou gerador nuclear no espaço.
A primeira opção tem uma massa enorme e requer monitoramento e manutenção cuidadosos. Teoricamente, ele poderá trabalhar de forma autônoma no espaço por não mais de um ano. Este é um tempo muito curto para programas espaciais.
O segundo tem uma eficiência sólida. Mas em condições espaciais é difícil variarseu poder. Hoje, cientistas americanos da NASA estão desenvolvendo um modelo aprimorado desse gerador. Especialistas domésticos também estão trabalhando ativamente nessa direção.
Motivos gerais para o desenvolvimento da energia espacial
Eles podem ser internos e externos. A primeira categoria inclui:
- Um aumento acentuado da população mundial. De acordo com algumas previsões, o número de habitantes da Terra até o final do século 21 será de mais de 15 bilhões de pessoas.
- O consumo de energia continua a aumentar.
- O uso de métodos clássicos de geração de energia está se tornando irrelevante. Eles são baseados em petróleo e gás.
- Impacto negativo no clima e na atmosfera.
A segunda categoria inclui:
- Quedas periódicas no planeta de grandes partes de meteoritos e cometas. De acordo com as estatísticas, isso acontece uma vez por século.
- Mudanças nos pólos magnéticos. Embora a frequência aqui seja de uma vez a cada 2.000 anos, existe a ameaça de que os pólos norte e sul troquem de lugar. Então, por algum tempo, o planeta perderá seu campo magnético. Isso está repleto de sérios danos de radiação, mas a energia espacial bem estabelecida pode se tornar uma defesa contra esses desastres.
