Lidstvo potřebuje křišťálově čistou energii z hlediska životního prostředí, protože moderní metody výroby energie vážně znečišťují životní prostředí. Odborníci vidí cestu ze slepé uličky v inovativních metodách. Jsou spojeny s využíváním vesmírné energie.
Počáteční nápady
Příběh začal v roce 1968. Poté Peter Glazer předvedl myšlenku masivní satelitní technologie. Byl k nim namontován solární kolektor. Jeho velikost je 1 čtvereční míle. Zařízení se mělo nacházet ve výšce 36 000 km nad rovníkovou zónou. Cílem je shromažďovat a transformovat sluneční energii do elektromagnetického pásma, mikrovlnného proudu. Tímto způsobem by se užitečná energie měla přenášet na obrovské pozemní antény.
V roce 1970 studovalo americké ministerstvo energetiky společně s NASA projekt Glaser. Toto je Solar Power Satellite (zkratka SPS).
O tři roky později byl vědci udělen patent na navrhovanou techniku. Pokud by byla tato myšlenka realizována, přinesla by vynikající výsledky. Ale bylybyly provedeny různé výpočty a ukázalo se, že plánovaná družice vygeneruje 5000 MW energie a Země dosáhne třikrát méně. Stanovili jsme také odhadované náklady na tento projekt – 1 bilion dolarů. To donutilo vládu ukončit program.
90. léta
V budoucnu se plánovalo umístění satelitů ve skromnější výšce. K tomu museli využít nízké oběžné dráhy Země. Tento koncept byl vyvinut v roce 1990 výzkumníky z centra. M. V. Keldysh.
Podle jejich plánu by mělo být ve 20.-30. letech 21. století postaveno 10-30 speciálních stanic. Každý z nich bude obsahovat 10 energetických modulů. Celkový parametr všech stanic bude 1,5 - 4,5 GW. Na Zemi bude indikátor dosahovat hodnot od 0,75 do 2,25 GW.
A do roku 2100 se počet stanic zvýší na 800. Úroveň energie přijímané na Zemi bude 960 GW. Ale dnes nejsou žádné informace ani o vývoji projektu založeného na tomto konceptu.
Akce NASA a Japonska
V roce 1994 byl proveden speciální experiment. Hostilo ho americké letectvo. Umístili pokročilé fotovoltaické satelity na nízkou oběžnou dráhu Země. K tomuto účelu byly použity rakety.
V letech 1995 až 1997 prováděla NASA důkladnou studii vesmírné energie. Byly analyzovány její koncepty a technologická specifika.
V roce 1998 do této oblasti zasáhlo Japonsko. Její vesmírná agentura zahájila program na vybudování vesmírného elektrického systému.
V roce 1999 NASA zareagovala spuštěním podobného programu. V roce 2000 vystoupil zástupce této organizace John McKins před americkým Kongresem s prohlášením, že plánovaný vývoj vyžaduje obrovské výdaje a špičkové technologické vybavení a také více než jedno desetiletí.
V roce 2001 Japonci oznámili plán na zintenzivnění výzkumu a vypuštění testovací družice s parametry 10 kW a 1 MW.
V roce 2009 jejich agentura pro výzkum vesmíru oznámila svůj záměr vyslat na oběžnou dráhu speciální satelit. Bude posílat sluneční energii na Zemi pomocí mikrovln. Jeho první prototyp by měl být spuštěn v roce 2030.
V roce 2009 byla také podepsána důležitá dohoda mezi dvěma organizacemi – Solaren a PG&E. Podle ní bude první společnost vyrábět energii ve vesmíru. A ten druhý to koupí. Výkon takové energie bude 200 MW. To stačí k zajištění 250 000 obytných budov. Podle některých zpráv se projekt začal realizovat v roce 2016.
V roce 2010 zveřejnil koncern Shimizu materiál o potenciální výstavbě rozsáhlé stanice na Měsíci. Ve velkém se budou využívat solární panely. Z nich bude postaven pás, který bude mít parametry 11 000, respektive 400 km (délka, respektive šířka).
V roce 2011 vytvořilo několik velkých japonských společností společný globální projekt. Jednalo se o použití 40 satelitů s namontovanými solárními bateriemi. Elektromagnetické vlny se stanou vodiči energie k Zemi. Zrcadlo je vezmeo průměru 3 km. Soustředí se v pouštní zóně oceánu. Spuštění projektu bylo naplánováno na rok 2012. Ale z technických důvodů se tak nestalo.
Problémy v praxi
Vývoj vesmírné energie může zachránit lidstvo před kataklyzmaty. Praktická realizace projektů má však mnoho obtíží.
Podle plánu má umístění sítě satelitů ve vesmíru následující výhody:
- Neustálé vystavení Slunci, tedy nepřetržité působení.
- Úplná nezávislost na počasí a poloze osy planety.
- Žádná dilemata s množstvím konstrukcí a jejich korozí.
Implementaci plánů komplikují následující problémy:
- Obrovské parametry antény - vysílače energie na povrch planety. Takže například pro zamýšlený přenos, který se uskuteční pomocí mikrovln s frekvencí 2,25 GHz, by průměr takové antény byl 1 km. A průměr zóny přijímající tok energie na Zemi by měl být alespoň 10 km.
- Ztráta energie při přesunu na Zemi je asi 50 %.
- Kolosální výdaje. Pro jednu zemi jsou to velmi významné částky (několik desítek miliard dolarů).
Toto jsou výhody a nevýhody vesmírné energie. Vedoucí síly se zabývají odstraňováním a minimalizací jeho nedostatků. Američtí vývojáři se například snaží řešit finanční dilemata pomocí raket SpaceXs Falcon 9. Tato zařízení výrazně sníží náklady na realizaci plánovaného programu (zejména vypouštění satelitů SBSP).
Lunární program
Podle konceptu Davida Criswella je nezbytné použít Měsíc jako základnu pro umístění potřebného vybavení.
Toto je optimální místo k vyřešení dilematu. Kromě toho, kde je možné vyvinout vesmírnou energii, když ne na Měsíci? Toto je území, které nemá atmosféru a počasí. Výroba energie zde může pokračovat nepřetržitě se solidní účinností.
Navíc mnoho součástí baterií může být vyrobeno z měsíčních materiálů, jako je půda. To výrazně snižuje náklady analogicky s jinými variantami stanic.
Situace v Rusku
Vesmírný energetický průmysl země se rozvíjí na základě následujících principů:
- Zásobování energií je společenský a politický problém na planetární úrovni.
- Bezpečnost životního prostředí je zásluhou kompetentního průzkumu vesmíru. Měly by se uplatňovat tarify za zelenou energii. Zde se nutně bere v úvahu společenský význam jejího nositele.
- Nepřetržitá podpora inovativních energetických programů.
- Procento elektřiny vyrobené v jaderných elektrárnách je třeba optimalizovat.
- Identifikace optimálního poměru energie s koncentrací na zemi a ve vesmíru.
- Použití vesmírného letectví pro vzdělávání a přenos energie.
Vesmírná energie v Rusku spolupracuje s programem Federal State Unitary Enterprise NPO. Lavočkin. Myšlenka je založena na použití slunečních kolektorů a radiačních antén. Základní technologie - autonomní družice řízené ze Země atasistence pilotního pulzu.
Pro anténu je použito mikrovlnné spektrum s krátkými, dokonce i milimetrovými vlnami. Díky tomu se ve vesmíru objeví úzké paprsky. To bude vyžadovat generátory a zesilovače skromných parametrů. Pak budou potřeba podstatně menší antény.
Iniciativa TsNIIMash
V roce 2013 tato organizace (která je také klíčovou vědeckou divizí Roskosmosu) navrhla postavit domácí vesmírné solární elektrárny. Jejich zamýšlený výkon byl v rozmezí 1-10 GW. Energie musí být přenášena na Zemi bezdrátově. Pro tento účel, na rozdíl od USA a Japonska, ruští vědci zamýšleli použít laser.
Jaderná politika
Umístění solárních baterií ve vesmíru znamená určité výhody. Zde je ale důležité důsledně dodržovat potřebnou orientaci. Technika by neměla být ve stínu. V tomto ohledu je řada odborníků k lunárnímu programu skeptická.
A dnes je za nejúčinnější metodu považována „Vesmírná jaderná energie – solární vesmírná energie“. Zahrnuje umístění výkonného jaderného reaktoru nebo generátoru do vesmíru.
První možnost má obrovskou hmotnost a vyžaduje pečlivé sledování a údržbu. Teoreticky bude schopen autonomně pracovat ve vesmíru maximálně rok. To je příliš krátká doba pro vesmírné programy.
Druhý má solidní účinnost. Ale ve vesmírných podmínkách se to těžko měníjeho moc. Američtí vědci z NASA dnes vyvíjejí vylepšený model takového generátoru. V tomto směru aktivně pracují i domácí specialisté.
Obecné motivy pro rozvoj vesmírné energie
Mohou být interní a externí. První kategorie zahrnuje:
- Prudký nárůst světové populace. Podle některých předpovědí bude počet obyvatel Země na konci 21. století více než 15 miliard lidí.
- Spotřeba energie stále roste.
- Používání klasických metod výroby energie přestává být relevantní. Jsou založeny na ropě a plynu.
- Negativní dopad na klima a atmosféru.
Do druhé kategorie patří:
- Periodické pády na planetě velkých částí meteoritů a komet. Podle statistik se to stane jednou za století.
- Změny magnetických pólů. Přestože frekvence je zde jednou za 2000 let, hrozí, že si severní a jižní pól vymění místa. Pak planeta na nějakou dobu ztratí své magnetické pole. To je plné vážného poškození zářením, ale dobře zavedená vesmírná energie by se mohla stát obranou proti takovým katastrofám.
