Как космос поможет земле энергоресурсами. Космическая энергетика космическая энергетика вид альтернативной энергетики подразумевающий использование энергии солнца для выработки электроэнергии, - презентация. Получение энергии от СВЧ волн испускаемых спутн

Двадцать лет спустя

Технические преимущества

Россия обладает еще одним технологическим преимуществом

Ждем ваших комментариев.

Еще в начале 90-х годов в России разрабатывалась концепция освоения солнечного космического пространства. Она предусматривала, что в 2020-2030 гг. на околоземной орбите будет построено 10-30 солнечных станций, с суммарной мощностью на приеме до 2,5 ГВт. К 2050-2100 гг. количество станций планировалось довести до 800, с суммарной мощностью, как у тысячи ДнепроГЭСов (960 ГВт). Но глобальный экономический кризис разрушил все эти планы.

Двадцать лет спустя

За двадцать лет состояние в солнечной энергетике кардинально изменилась. Солнечные батареи значительно подешевели, при этом возросли их эффективность и КПД. На фоне этого вновь появился интерес к космическим солнечным станциям. По словам экспертов, именно сейчас формируется рынок космического электричества. На то есть несколько причин:

экологическая чистота (никаких вредных выбросов),

низкая стоимость электроэнергии (правда, при огромных первоначальных затратах),

независимость от иссякаемых природных ресурсов.

И Россия имеет уникальный шанс стать лидером в этой области.

Технические преимущества

В 1993 году всю Европу удивил огромный (величиной с Луну) «солнечный зайчик», который быстро двигался через весь континент. Это была блестящая реализация уникального проекта «Знамя». В космос доставили капсулу, в которой было упаковано «полотно» солнечного отражателя. На орбите отражатель развернулся во всю свою гигантскую ширину, при этом площадка в 300 м2 была толщиной в 2 мм и весила всего 4 кг.

Больше никому в мире не удалось это повторить. Сегодня только Россия владеет этой технологией и патентом на нее.

Другие «космические» разработчики, японцы и американцы, предпочитают работать «по-земному» — собирать жесткие конструкции в сотни и тысячи квадратных метров.

Россия обладает еще одним технологическим преимуществом

Энергию из космоса можно передавать двумя способами: радиоволнами сверхвысокочастотного излучения (СВЧ) и лазером. Диаметр СВЧ луча у поверхности земли 20 км, а лазера — 40 м. Получается, что использование лазера намного более эффективно.

Сегодня именно наша страна является мировым лидером по производству лазеров, выпуская 70% от общего объема.

Обладание передовой лазерной техникой и уникальной технологией развертывания бескаркасных солнечных батарей, дает России возможность не только стать первыми в освоении солнечной космической энергии и в передаче на землю, но сделать это с наименьшими материальными затратами.

Спасибо, что дочитали до конца.

Ждем ваших комментариев.

Представление о существовании универсальной космической энергии, которую человек может использовать и с помощью которой реализуются сверхчувственные феномены, имеет глубокие корни в культурах всех народов. Самое известное представление, которое мы находим в индийской философии, это существование праны, которая понимается как космическая энергия, которая существует в пяти различных формах и поддерживает жизненные процессы как "ветер тела".

В священных текстах индусов и буддистов описывается такая же космическая праэнергия, обозначенная мистическим слогом "Ом" или "Аум" , оба слога должны вызывать в мозгу колебания, которые приводят различные чакры (нервные центры человека) в состояние, позволяющее принимать космическую (жизненную) энергию.

Библия описывает невидимую жизненную силу, которая поддерживает общее божественное начало, как "Святой дух"; "Или вы не знаете, что ваше тело является храмом святого духа, который в вас есть, который вы приняли от Бога и который вам самим не принадлежит?" (1. Кор.6.19). В японском учении акупунктуры мы находим "Ки", в китайском "Чи", обозначение жизненной энергии как реки, исток которой находится в точке выше пупка, и которая рассредотачивается по всему телу из легких через сети так называемых "меридианов" (нервные каналы). Вся материя рассматривается как проявление этой энергии на материальном уровне.

Райх, который завоевал всемирную славу как психоаналитик из Вены, в конце тридцатых годов говорил, что космическая энергия существует, она может впитываться человеческим организмом, накапливаться и выделяться им. Процесс приема, накапливания и выделения этой энергии, которую он называл Оргон-энергия, он выразил в формуле: напряжение - зарядка - разгрузка - расслабление.

Какую роль имеет эта биологическая пульсация в общем энергетическом хозяйстве живого организма, следующим образом описал один из ближайших сотрудников Райха, Ола Ракнес: "Пульсация регулирует энергетическое хозяйство организма так же, как удары сердца обеспечивают подачу крови в различные органы. Метаболизм энергии (- состояние изменения энергии) управляется автономной или вегетативной системой, которая влияет на пищеварение, обращение крови, дыхание, сексуальность и эмоции.

Одна из этих функций - дыхание - контролируется до определенной степени волей и централизованно - через центральную нервную систему. Поэтому через дыхательную систему мы можем проникнуть в свободную биологическую пульсацию организма. Важной предпосылкой здоровья является свободный метаболизм организма. Его можно узнать по беспрепятственной биологической пульсации, которая является критерием здоровья". (И мы в процессе нашего обучения сможем с помощью дыхательных упражнений управлять по желанию нашим энергетическим метаболизмом - и благодаря этому, например, сможем самостоятельно лечить психосоматические нарушения и заболевания!).

Вначале Райх смог энергию Оргон локализовать только как излучение, которое исходит от живого организма: только позже он обнаружил, что Оргон - как и "светоносный эфир", который ученые открыли раньше,- проявляется повсеместно. Поэтому постоянно происходит свободный обмен энергии. Ракнес называл для этого три предпосылки:

Организм вбирает в себя необходимую энергию из питательных веществ, через дыхание и прямой приток Органа.
Энергия может свободно циркулировать в теле и находится всегда там, где в ней возникает потребность.
Организм должен быть в состоянии удалять избыточную энергию через адекватные движения.

Когда Вильгельм Райх за несколько дней до начала второй мировой войны получил место как экстраординарный профессор в Нью-Йорке в "Нью скул фор сошиал рисеч", он тут же поменял место жительства на США, где он создал собственный исследовательский центр в Мэне: "Оргонон"

С самого начала его работы в лаборатории приняли бурный характер, так как Райх был полон новых идей и динамика его работы всегда заражала его сотрудников. В эти годы он работал в таких различных областях, как психология, психоанализ, социология, физика, биология и метеорология, но всегда с одной целью: практическое применение энергии Оргон.
В многочисленных экспериментах, проведенных за многие годы вплоть до его смерти, в которых ему ассистировал маленький штаб сотрудников, он смог доказать, что Оргон является космической энергией, которая встречается всюду в космосе. Она существенным образом влияет на общую биологическую жизнь. Райх:

"Без сомнения, в организме имеется электричество в виде электрически заряженных коллоидных частиц и ионов. Вся коллоидная химия использует это. как и мускульная нейрофизиология... Но все же имеется ряд проявлений, которые мы никоим образом не можем объяснить в свете теории электромагнитной энергии. Это в первую очередь воздействие "магнетизма" тела. Многие врачи используют практически эти магнетические силы... Никто никогда не видел органическое движение при электрическом воздействии, которое имело бы хоть малейшее сходство с нашими ежедневными живыми движениями всей мускульной системы или функциональной группы мускулов... Наши органы восприятия ясно нам говорят, что эмоции (без сомнения, это выражение нашей биологической энергии) в принципиальном плане отличаются от чувств, которые можно пережить при электрическом ударе. Наши органы чувств полностью не справляются с воздействием электромагнитных волн, которые наполняют атмосферу...

Если бы наша жизненная энергия существовала в виде электричества, это было бы непонятно, так как органы восприятия являлись бы выражением этой энергии, почему нам доступно видеть только свет из всей области волн, а остальное недоступно. Мы не ощущаем ни электроны рентгеновского аппарата, ни излучение радия... До сих пор не удалось выразить в электрическом измерении витамины, которые несомненно содержат биологическую энергию... Это все огромные противоречия, которые нельзя разрешить в рамках известных форм энергии..."

В ходе своих исследований Райх создал плодотворные предпосылки к познанию взаимосвязи Оргона с другими формами энергии, как со светом и электричеством. При этом он исходил из того, что все формы энергии и вся материя произошли из Оргона.

Райх: "Энергия Оргон не имеет массы. Она первоначальна и существовала уже перед материей и другими формами энергии... Когда отдельные токи Оргона уплотняются и сплавляются друг с другом, они могут произвести: материю там, где до того она не существовала... Имеющаяся материя может от воздействия энергии Оргона спонтанно организоваться в живые формы там, где до этого не было никакой жизни... В естественной концентрации Оргон в состоянии организовать системы... Этими системами могут быть планеты, солнца и даже целые галактики..."

Физика элементарных частиц (элементарные частицы - это простейшие из известных до сих пор ядерных физических объектов, из которых состоят атомы) нашего времени знает действительно одну форму энергии, которая отвечает многим характеристикам, данным для жизненной энергии Райхом, - энергия нейтрино!

Фантастические электростанции

Не секрет, что в русле постоянной борьбы за более продуктивную, экологическую и дешевую энергию, человечество, все чаще, прибегает к помощи альтернативных источников получения драгоценной энергии. Во многих странах, достаточно обширное количество жителей определили для себя необходимостью использование солнечных модулей для снабжения жилища электроэнергией.

Часть из них пришли к такому выводу благодаря трудным расчетам по экономии материальных средств, а некоторых сделать такой ответственный шаг вынудили обстоятельства, одно из которых труднодоступное географическое положение, обуславливающее отсутствие надежных коммуникаций. Но не только в таких труднодоступных местах нужны солнечные батареи. Существуют рубежи намного отдаленнее, нежели край земли - это космос. Солнечная батарея в космосе является единственным источником выработки необходимого количества электроэнергии.

Основы космической солнечной энергетики

Идея применять солнечные батареи в космосе впервые появилась больше полувека назад, во время первых запусков искусственных спутников земли. В тот период, в СССР, профессор и специалист в области физики, особенно в сфере электричества - Николай Степанович Лидоренко, обосновал необходимость применения бесконечных источников энергии на космических аппаратах. Такой энергией могла быть только энергия солнца, которая добывалась с помощью солнечных модулей.

В настоящее время все космические станции функционируют исключительно за счет солнечной энергии.

Большим помощником в этом деле является сам космос, так как солнечные лучи, так необходимые для процесса фотосинтеза в солнечных модулях, в избытке имеются в космическом пространстве, и нет никаких помех для их потребления.

Минусом использования солнечных батарей на околоземной орбите, может служить влияние радиации на материал изготовления фотопласти н. Благодаря такому негативному влияния происходит изменение структуры солнечных элементов, что влечет снижение выработки электроэнергии.

Фантастические электростанции

В научных лабораториях всей земли, в настоящее время, происходит схожая задача - поиск бесплатной электроэнергии от солнца. Только не в масштабах отдельного дома или города, а в размерах всей планеты. Суть этой работы состоит в том, чтобы создать огромные по своим размерам, а соответственно и выработкам энергии, солнечные модули.

Площадь таких модулей огромна и размещение их на поверхности земли повлечет много трудностей, таких как:

значительные и свободные площади для установки приемников света,
влияние метеоусловий на и КПД модулей,
затраты на обслуживание и чистку солнечных панелей.

Все эти отрицательные аспекты исключают установку подобного монументального сооружения на земле. Но выход есть. Заключается он в установке гигантских солнечных модулей на околоземной орбите. При воплощении в жизнь такой идеи, человечество получает солнечный источник энергии, который всегда находится под воздействием солнечных лучей, никогда не потребует чистки от снега, и самое главное не будет занимать полезное пространство на земле.

Конечно же, тот, кто первым установит солнечные батареи для космоса, станет в будущем диктовать свои условия в мировой энергетике. Не секрет, что, запасы полезных ископаемых на нашей земле не просто не бесконечен, а наоборот с каждым днем напоминает о том, что скоро человечеству придется переходить на альтернативные источники в принудительном порядке. Именно поэтому, разработки космических солнечных модулей на земной орбите стоит в списке первоочередных задач энергетиков и специалистов, проектирующих электростанции будущего.

Проблемы размещения солнечных модулей на орбите земли

Трудности рождения таких электростанций, не только в установке, доставке и базировании солнечных модулей на околоземной орбите. Наибольшие проблемы вызывает передача, выработанной солнечными модулями, электрического тока потребителю, то есть на землю. Провода, конечно же, не протянешь, да и перевозить в контейнере не получится. Существуют почти нереальные технологии передачи энергии на расстояния без осязаемых материалов. Но такие технологии вызывают много противоречивых гипотез в научном мире.

Во первых , столь сильное излучение будет негативно влиять на обширную область приема сигнала, то есть будет происходить облучение значительного куска нашей планеты. А если таких космических станций со временем станет очень много? Это может привести к облучению всей поверхности планеты, результатом чего будут непредсказуемые последствия.

Во вторых негативным моментом может быть, частичное разрушение верхних слоев атмосферы и озонового слоя, в местах передачи энергии от электростанции к приемнику. Последствия такого рода, может предположить даже ребенок.

В довесок ко всему, существуют множество нюансов различного характера, увеличивающих отрицательные моменты, и отдаляющих момент запуска подобных устройств. Таких внештатных ситуаций может быть множество, от трудности ремонта панелей, в случае непредвиденной поломки или столкновения с космическим телом, до банальной проблемы - как утилизировать столь необычное сооружение, после окончания срока его эксплуатации.

Несмотря на все негативные моменты, деваться человечеству, как говориться, некуда. Солнечная энергия, на сегодняшний день, единственный источник энергии, который может в теории покрыть растущие потребности людей в электричестве. Ни один из существующих ныне источников энергии на земле, не может сравниться своими будущими перспективами с этим уникальным явлением.

Приблизительные сроки внедрения

Солнечная космическая электростанция давно перестала быть теоретическим вопросом. На 2040 год уже намечен первый пуск электростанции на земную орбиту. Конечно, это только пробная модель, и она далека от тех глобальных сооружений, которые планируются построить в дальнейшем. Суть такого запуска - посмотреть на практике - как будет работать такая электростанция в рабочих условиях. Страна, которая взяла на себя столь нелегкую миссию - Япония. Предполагаемая площадь батарей, теоретически, должна составить около четырех квадратных километров.

Если эксперименты покажут, что такое явление как солнечная электростанция может существовать, то основное направление солнечной энергетики получит четкий путь по освоению подобных изобретений. Если экономический аспект, не сможет остановить все дело на начальном этапе. Дело в том, что по теоретическим подсчетам, для того, чтобы вывести на орбиту полноценную солнечную электростанцию, необходимо более двухсот запусков грузовых ракетоносителей. К сведению, стоимость одного запуска тяжелого грузовика, исходя из существующей статистики, составляет примерно 0,5 - 1 миллиард долларов. Арифметика проста, и результаты ее не утешительны.

Получающаяся сумма огромна, и она пойдет только на доставку разобранных элементов на орбиту, а необходимо еще собрать весь конструктор.

Подводя итог всему сказанному, можно отметить, что создание космической солнечной электростанции дело времени, но построить такую конструкцию под силу исключительно сверхдержавам, которые смогут осилить весь груз экономического бремени от реализации процесса.

Где будем размещать КСЭ? Вероятнее всего на ГСО. На других орбитах надо или приёмники по всей планете ставить, или кучу аккумуляторов с собой возить.

Не будем пока фантазировать, а разберёмся с имеющимися возможностями

РН «Ангара» с космодрома «Плесецк» донесёт до ГСО 3-4 тонны. Что можно в них засунуть? Очень приблизительно квадратов 100 панелей солнечных батарей. С постоянной направленностью на Солнце и КПД процентов 20 можно выжать по 300 Вт с квадрата. Предположим они будут деградировать по 5% в год (надеюсь никого не удивит, что солнечные панели в космосе портятся от радиации, микрометеоритов и пр.).
Давайте считать: (100*300*24*365*20)/2=2 628 000 000 Вт ч.
Чтобы осознать весь масштаб проблемы, пусть эти мегаватты без потерь добираются до Земли. Мощность внушает, но что если мы никуда не летим. В наличии 300 тонн керосина. Керосин почти бензин. Делает ещё одно допущение и берём обычный бензогенератор (200КВт за 50 литров в час).
200000*300000/50=1 200 000 000 Вт ч
Что получается: сливаем бензин с ракеты и уже получаем половину мощности.
Ещё полракеты занимает жидкий кислород. Хотел посчитать охлаждение и сжижение через теплоёмкость, но потом просто попалась цена в интернете 8200 рублей за тонну жидкого кислорода. Поскольку в себестоимости практически одно электричество получим (киловатт пусть будет 2 рубля):
300*8200*1000/2= 1 230 000 000 Вт ч
Опа, вторая половина. Уже КПД 0%. Это мы ещё ракету не считали.

А вот мы изобретём некий закидыватель полезных грузов на орбиту

То есть каким-то образом сообщим панелям кинетическую энергию в виде 10км/с:
3000*10000 2 /2 = 150000000000 Дж = 41 700 000 Вт ч
Вроде бы налицо КПД 5000%, но есть некоторые проблемы:
- достаточно высоко выбросить объект вряд ли получится, поэтому часть массы и энергии необходимо потратить на преодоление атмосферы;
- всё что выброшено с Земли по законам баллистики на Землю и вернётся, то есть ещё часть массы уйдёт на подъём перигея.
Пускай тонна ушла на теплозащиту. Посчитаем изменение орбиты:
ΔV=корень((3,986ּ10 14 /42000000)(1+2*6000000/(6000000+42000000)))=3441 м/с
Лучшие движки дают импульс 4500. Берём формулу Циолковского:
М конечная =2000/exp(4500/3500)=572 кг
А давайте возьмём электроракетные двигатели, импульс же раз в 10 больше и панели у нас есть. Да, но при имеющейся мощности панелей, тяга будет миллиньютоны, и на переход уйдут годы. А у нас до приземления всего пара часов.
В итоге: минус двигатель, баки, перегрузки - хорошо, если получим столько же.

А давайте поднимем панели на лифте

Идея в целом неплохая. Если просто поднять груз на высоту, то считаем изменение потенциальной энергии:
3000*9.81*36000000/3600 = 294 300 000 Вт ч
Как их сообщить грузу? Варианты передачи электричества:
- По самому лифту. Нетрудно представить потери и массу проводника длиной 36000 км. Сам бы лифт построить.
- Лазером – минус существенная часть массы на преобразование.
- Какое-то число панелей доставить традиционным способом и потом бесплатно поднять остальные на верёвочке. На мегаватт мощности надо 3 км 2 панелей. При этом на подъём груза понадобится две недели. Т.е. тот же мегаватт мы поднимем за год.

Прочие сложности

Свободно оперируя километрами панелей и эффективностью приёма солнечной энергии в космосе, редкие авторы рассказывают а как они собираются ориентировать панели на Солнце. ГСО стационарно только относительно Земли. Соответственно нужны механизмы, топливо.
Ещё нужны преобразователи, хранители, приёмники на Земле. Много ли потребителей у экватора? Высоковольтные линии через половину шарика. Если это всё помножить на не 100% вероятность выполнения задачи, спрашивается кому это вообще по силам?

Выводы:

- При существующих технологиях строить космическую солнечную энергостанцию нерентабельно.
- Даже, если поднять всё на космическом лифте, ко времени завершения строительства встанет вопрос как утилизировать выходящие из строя панели.
- Можно подогнать к Земле астероид и наделать панелей из него. Что-то мне подсказывает, что к тому времени как мы это сможем, уже не будет необходимости передавать энергию на Землю.

Однако дыма ведь без огня не бывает. И под кажущимися мирными намерениями могут скрываться совсем другие.
Например, строительство боевой космической станции на порядки проще и гораздо эффективнее:
- орбиту можно и нужно выбрать пониже;
- 100% попадание в приёмник необязательно;
- очень малое время от нажатия на кнопку пуск до поражения цели;
- отсутствие загрязнения местности.

Вот такие выводы. Возможно вычисления содержат ошибки. Традиционно предлагаю читателям их поправить.

История идеи: Изначально идея появилась в 1970-х годах. Появление такого проекта было связано с энергетическим кризисом. В связи с этим правительство США выделило 20 миллионов долларов космическому агентству NASA и компании Boeing для расчёта целесообразности проекта гигантского спутника SPS (Solar Power Satellite). После всех расчётов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы 5000 мегаватт энергии, после передачи на землю оставалось бы 2000 мегаватт. Чтобы понять много это или нет, стоит сравнить эту мощность с Красноярской ГЭС, мощность которой составляет 6000 мегаватт. Но примерная стоимость такого проекта 1 триллион долларов, что и послужило причиной закрытия программы.

Строение устройства: Космический спутник по сбору солнечной энергии по существу состоит из трех частей: средства сбора солнечной энергии в космическом пространстве, например, через солнечные батареи или тепловой двигатель Стирлинга. средства передачи энергии на землю, например, через СВЧ или лазер. средства получения энергии на земле, например, через антенны. Космический аппарат будет находиться на ГСО и ему не нужно поддерживать себя против силы тяжести. Он также не нуждается в защите от наземного ветра или погоды, но будет иметь дело с космическими опасностями, такими как микрометеориты и солнечные бури.

Преимущества и недостатки солнечной энергии на Земле против Космической: Космическая солнечная энергия - энергия, которую получают за пределами атмосферы Земли. При отсутствии загазованности атмосферы или облаков, на Землю падает примерно 35% энергии от той которая попала в атмосферу. Кроме того, правильно выбрав траекторию орбиты, можно получать энергию около 96 % времени. Таким образом фотоэлектрические панели на геостационарной орбите Земли (на высоте км) будет получать в среднем в восемь раз больше света, чем панели на поверхности Земли и даже больше когда космический аппарат будет ближе к Солнцу чем Земля. Дополнительным преимуществом является тот факт, что в космосе нет проблемы с весом или коррозии металлов из-за отсутствия атмосферы. С другой стороны, главный недостаток Космической энергетики и по сей день является ее высокая стоимость. Другим недостатком является тот факт, что при передаче энергии на поверхность Земли будет потеря по крайней мере 40-50%.

Основные технологические проблемы: По данным американских исследований 2008 года, есть четыре основных технологических проблем, которые наука должна преодолеть, чтобы быть космическая энергия стала легкодоступной: Фотоэлектрические и электронные компоненты должны работать с высокой эффективностью при высокой температуре. Беспроводная передача энергии должна быть точной и безопасной. Космические электростанции должны быть не дорогими в производстве. Низкая стоимость космических ракет-носителей. Поддержание постоянного положения станции над приёмником энергии: ведь энергия столкновения с частицами Солнца будет отталкивать станцию от нужного положения, а энергия, передаваемая на Землю, будет толкать станцию от Земли