Космические электростанции – будущее электроэнергетики?

Российские ученые являются первопроходцами в освоении космических просторов с целью выработки электроэнергии. Ведь именно россияне разработали и смонтировали крупногабаритные, многоэтажные солнечные батареи, снабжающие электричеством околоземную космическую станцию. Космическая электростанция состоит из отдельных батарей и имеет способность поворачиваться в пространстве (то есть ориентироваться на Солнце) и ловить солнечные лучи. Произведенная в космосе электроэнергия тратится на работу искусственной системы электролиза – разложения на водород и кислород испаряемой на станции и конденсирующейся в специальном накопителе воды. Таким образом, космонавты имеют необходимый для дыхания кислород.

Российские технологические эксперименты – это всего первые шаги в начале индустриализации околоземного пространства. Возможно, в скором будущем, благодаря международному сотрудничеству возникнут целые орбитальные электростанции. Таким образом, человечество решит назревающую энергетическую проблему за счет тепла и света, излучаемых нашей звездой. Полученная на орбите электроэнергия должна надежным способом быть транспортирована на Землю. Ученые предлагают сбрасывать выработанную в космосе энергию сверхмощным лазерным лучам или сверхвысокочастотной радиоволной. Специальная антенна сгруппирует излучения множества преобразователей в единый поток и узким лучом направит на Землю. Недостатком проекта является то, что любой неконтролируемый сбой в аппаратуре может привести к губительным последствиям и выгоранию земного ландшафта.

Российские академики Б. Патон, А. Прохоров, Н. Карлов посвятили свои научные труды этому вопросу. Благодаря этим ученым мы понимаем, что имеется четыре основных способа получения космической электроэнергии: фотоэлектрический, тепломеханический, магнитогазодинамический и термоэлектронной эмиссии. Самыми перспективными считаются проекты космических электростанций двух типов: фотоэлектрического и тепломеханического. Несколько более сложна работа по созданию термоэмиссионной установки, базирующейся на принципе эмиссии, когда из разогретого солнечной энергией металлического катода вылетают свободные электроны, затем они поступают к аноду и в замкнутой цепи образуется электрический ток.

В настоящее время, перед учеными стоит задача по обезвреживанию негативных факторов. Космическое оборудование не должно быстро деградировать под действием космических излучений, резких перепадов температуры, гравитационных сил и обстрела метеоритами «микро» размера. Также фотоэлектрические преобразователи имеют очень большую промышленную стоимость, что приводит к экономической неэффективности проектов. Да и доставка на орбиту солнечных батарей, мягко говоря, немаленькая.

Американские, японские и российские ученные работают над снижением массы космических электростанций при сохранении большой, рабочей мощности. Ученые думают над организацией доставки составных частей электростанций на околоземную орбиту. Необходимы транспортные корабли нового поколения, работающие на экологически чистом ракетном топливе. Также необходимо быстро и качественно переводить электрические батареи на «геостационарную» орбиту.

Прообразы солнечных космических электростанций с успехом работают и на Земле. В Крыму работает солнечная электростанция, состоящая из высокой башни с теплоприемником, окруженной зеркальным полем. Зеркала-гелиостаты размером с комнату обыкновенного жилого дома с помощью автоматики поворачиваются за солнцем и направляют отраженные лучи в теплоприемник. Таким образом, приводится в действие турбина, а затем и электрический генератор. Если бы такая электростанция работала на орбите, то она не зависела бы от прихотей земной погоды и могла бы работать двадцать четыре часа в сутки.

Можно подумать, что космическая электроэнергетика – чистой воды маниловщина. В данный момент так оно и есть. Но люди уже поняли: если разработать необходимые для реализации проекта технологии, то это одновременно будет и золотая жила, и панацея от всемирного энергодефицита. Именно поэтому в развитых странах этот проект имеет приоритетное научное значение с графиком реализации через несколько десятков лет, когда такие технологии предположительно будут доступны.