Энергия космоса: ближайшее будущее или несбыточная мечта
Дата публикации: 29 сентября 2019
Космическая энергетика, еще недавно казавшаяся выдумкой прогрессивных ученых, сегодня продолжает оставаться в тени более эффективных конкурентов – солнечной и ветровой энергии. Денег на данное направление выделяется сравнительно мало, что тормозит процесс исследований и опытов. Однако работы продолжают вестись, и полученные результаты позволяют с оптимизмом смотреть в будущее. Тем более что интерес научного сообщества к космическим глубинам неизменно растет, а человечество все дальше забирается в звездную даль, смело отрываясь от Земли с помощью ультрасовременных летательных аппаратов.
Факты о космической энергии: границы современных достижений
Секретные и коллективные достижения ученых разных стран мира уверенно, но неторопливо продвигаются вглубь изучения энергии космоса. Факты, собранные из научных источников, подтверждают некоторые интересные открытия. Однако радоваться пока рано: большинство разработок носят больше расчетно-теоретический, чем практический характер.
- В НАСА работы по изучению видов энергии в космосе ведутся с 1970 года, когда Аполлон-11 триумфально высадился на Луне. Уже в то время руководство ассоциации амбициозно заявило о своих планах на строительство солнечной электростанции на спутнике нашей планеты. Планировалось, что полученная солнечная энергия обеспечит Землю огромным количеством электричества, когда ископаемые запасы будут израсходованы. Однако, несмотря на тщательные расчеты и многократно испытанные проекты, идея так и не была реализована. Хотя НАСА не исключает, что время постройки «лунной» солнечной станции еще придет.
- В Стэнфорде ученые смогли справиться с проблемой перегрева солнечных батарей вследствие интенсивной эксплуатации. Как оказалось, эта проблема актуальна даже для холодного космоса с его отрицательным температурами. Тонкая пленка из диоксида кремния снижает температуру батареи до 23 градусов и в разы увеличивает ее эффективность.
- В планах научной программы университета в Арканзасе – разработка фотоэлектрических схем оборудования для использования в космическом пространстве. Согласно расчетам, их эффективность увеличится почти на 50%, стойкость к солнечному излучению повысится, а затраты на создание батарей будут снижены.
- Интернет-проект научного сообщества Департамента энергетики США полностью посвящен размещению солнечных батарей в космосе. Причем их работоспособность не будет зависеть от смены времени суток, облачности и погодных условий на Земле. В настоящее время проект уверенно развивается, что позволяет говорить об успехах научных изысканий, которые пока не обнародуются.
- Создание и функционирование космической электростанции – проект, доведенный до конца силами исследовательской лаборатории ВМС США. Согласно планам ученых, преобразование солнечной энергии в электрическую будет происходить уже на орбите. Затем энергия будет конвертирована в радиосигнал, который будет пойман приемником на поверхности Земли. Здесь радиоимпульс будет обратно конвертироваться в электроэнергию и направляться в сеть. Такое решение снижает стоимость полученных ресурсов, оптимизирует пути их доставки на Землю и способствует повышению качественных характеристик энергии.
- Альтернативные разработки ведутся в Китае, уверенно нацеленном на завоевание космоса и применение его полезных ресурсов для поддержания работы активно развивающейся промышленности. Так, ученые страны уже заявили о начале строительства солнечной станции на высокой орбите. Ее тестирование планируется завершить уже через 11 лет, а запуск оборудования в работу – к середине столетия. По уверениям специалистов, они сумели рассчитать и протестировать эффективную технологию передачи солнечной энергии из космоса на Землю, но по понятным причинам не намерены доводить ее до сведения мировой научной общественности.
- Япония также претендует на свою часть пирога неосвоенной космической энергии. В концерне Mitsubishi Heavy Industries уже проведено тестирование системы трансляции оборудования, которая смогла передать 10 кВт энергии на удаленный радиоприемник в островной горной системе. Сигнал был зафиксирован, что позволяет говорить о достигнутом успехе и его возможной реализации в будущем.
Говорить о достижениях в сфере получения солнечной энергии в космосе сложно из-за высокой степени секретности научных изысканий. Однако успехи есть, что позволяет с оптимизмом смотреть в будущее космической энергетики.
Проблемы и перспективы получения энергии из космоса: решения, которые только предстоит найти
Всеобщее внимание в последние годы привлекает разработка НАСА под названием Space-Based Solar Power. Это система из нескольких спутников, расположенных на синхронных орбитах относительно Земли. С их помощью планируется получать солнечную энергию и передавать ее на нашу планету в виде микроволн. Преимущества, которыми отличается установка солнечной энергетической станции в космосе, неоспоримы. Здесь стоит выделить следующие достоинства:
- Непрерывность действия. Спутники на разных орбитах постоянно получают солнечное облучение, передавая энергию на Землю в режиме 24/7;
- Постоянство и надежность. Работа спутников не зависит от погодных условий и угла наклона оси планеты;
- Доступность. В отличие от лунного проекта НАСА, в рамках которого планируется строительство на поверхности спутника, запуск оборудования в космос проще, дешевле и реальнее.
Однако у столь радужной перспективы есть проблемы, которые лишь предстоит решить:
- Размер передающей антенны для энергии частотой 2.45 ГГц должен составлять около 1 км, что трудноосуществимо даже в масштабах космоса. При этом диаметр принимающей антенны на поверхности Земли должен составлять около 10 км;
- Количество денежных средств, которые следует вложить в новый проект, превышает бюджет сразу нескольких развитых стран и может поставить мировую экономику под угрозу нового кризиса. В качестве решения этой задачи предлагается использовать новое поколение ракет-носителей SpaceX Falcon 9, которые без труда выведут спутники и их компоненты на нужную орбиту.
Амбициозные заявления ученых содержат дату 2020-2025 гг. В это время планируется запустить в космос первые пять спутников мощностью свыше 20 ГВт. Пробный запуск оборудования на 100 МВт завершился успешно.
Источник
Космическая энергия – чудодейственная сила Вселенной
Космическая энергия – это один из самых загадочных, но в то же время необычайно увлекательных разделов об энергии в целом. Она считается универсальной, способной поставить человека на истинный путь и помочь ему раскрыться в этой жизни.
О космической энергии говорили еще древние восточные мудрецы. Согласно их мнению, эта энергия позволяет происходить всем жизненно важным процессам в нашем организме. Буддисты, например, называли энергию космоса «Ом». Она открывает чакры (энергетические центры в человеческом организме), приводит их в определенное состояние. А благодаря этому уже и воспринимается необходимая жизненная энергия.
Космическая энергия появляется из космоса, то есть участков Вселенной за пределами ее небесных тел. Ей пропитано абсолютно все в этом мире: это и воздух, и солнечный свет, и вода, и земля. Также ее иногда трактуют как Божественную энергию. Ведь по представлениям многих религий, мир создан Творцом, Создателем.
Человек и космическая энергия всегда находятся вместе. Мы, сами того не осознавая, пользуемся этой энергией. Она идет на все, абсолютно все процессы: дыхание, сердцебиение, мышление, переваривание пищи, у женщин – на зачатие и рождение ребенка, на чувства и эмоции. Продолжать можно бесконечно. Но важно понять, что космическая энергия человека– это нечто глобальное, масштабное. Мы не видим ее, но живем только благодаря ей. Человек, преобразуя и перерабатывая энергию космоса, испытывает любовь, счастье и другие положительные эмоции.
Нарушения в организме, в его процессах, которые выражаются развитием заболеваний – это проблемы не только на уровне физиологии и анатомии. Большую роль здесь играет и дефицит космической энергии.
Космическая энергия – чудодейственная сила Вселенной
Эта фраза, наверное, является одной из самых емких и правдивых об энергии космоса. Ведь она, присутствуя в каждом из нас, позволяет обрести в этой жизни все необходимое. Но главным условием является открытость, искренность, благие намерения. С помощью чистых и светлых чувств каждый из нас способен «горы свернуть», сделать свою жизнь и жизнь окружающих лучше. А, если таких людей будет все больше и больше, то в конечном итоге весь мир станет добрее и теплее. Вот почему про космическую энергию и говорят, что она – чудодейственная. Она способна исцелить, способна облагородить, способна подарить любовь.
Понятие «космические энергии» является некорректным. Ведь существует только Единая космическая энергия, а все остальные виды – это лишь ее модификации, ее дочерние энергии.
Космическая энергия: что такое и что она может дать человеку?
Это реальная мощная сила жизни, которая, на самом деле, очень многое дает каждому из нас. Она направляет человека в нужном, истинном направлении, помогает ему найти свое призвание в этой жизни. Тот путь, который мы проходим, указан нам энергией космоса. Если же мы пытаемся противиться ему, то ни к чему хорошему это не приведет. В лучшем случае он все равно повернет на путь истинный, который предначертан ему.
Кроме того, космическая энергия позволяет человеку обрести душевную гармонию, с самим собой и окружающим миром. Она освобождает людей от недугов, проблем неудач. Эта энергия как бы подсказывает, является внутренним интеллектом, соединенным с интуицией. Она открывает возможности для человеческого мышления, подсознания, озарения. Главное – это уметь чувствовать ее.
Если рассмотреть с точки зрения религии, то космическая энергия – это частица бога в каждом из нас. А бог – это олицетворение любви, милосердия, спокойствия. Поэтому те, кто живет в ладах с космической энергией, являются очень счастливыми людьми. Некоторые последователи христианства трактуют эту энергию как Святой Дух.
Для того, чтобы космическая энергия была Вашим помощником, к ней необходимо прислушиваться. Почаще разговаривайте со своим внутренним «Я», прислушивайтесь к нему. И тогда правильные и полезные мысли начнут приходить к Вам, Вы сможете найти ответы на все интересующие Вас вопросы. Все это к тому же избавит от имеющихся страхов, опасений, негативных мыслей. Вы действительно обретете необычайное спокойствие, начнете философски относиться к жизни и ко всему в ней происходящему.
А как зарядиться космической энергией?
Необходимо просто быть ближе к природе, ведь энергия космоса – это окружающая атмосфера. Одним из источников ее является Солнце. Его свет, его тепло дают нам бодрость и силы на весь день. Поэтому в пасмурный день все время хочется спать, падает настроение. Почаще принимайте солнечные ванны, гуляйте! Одновременно в этим Вы зарядитесь космической энергией и через воздух. Также неплохо будет заняться дыхательной гимнастикой, разучить техники правильного дыхания. Следующий источник – это вода, особенно в природных источниках.
Конечно, зарядиться энергией космоса можно в церкви, мечети. Это будет самым эффективным способом. Тот, кто верует в Бога, принимает его в себе, в своем сердце, в своей душе.
Постарайтесь также избавиться от негативных чувств, черт характера: зависти, ревности, гнева, агрессии, раздражительности. Иначе энергия космоса просто не сможет достучаться до глубины Вашей души, Вашего подсознания. Будьте добрее, терпимее к людям. Не осуждайте других. Но и к себе будьте помягче: прекратите корить себя из-за каждого пустяка, думать о себе плохо. И самое главное – любите. Ведь только любовь способна открыть все пути, потоки для проникновения космической энергии. Человек, который любит и любим, светится благодаря энергии космоса. Она заряжает его постоянно.
Источник
Космическая энергетика
Космическая энергетика — вид альтернативной энергетики, предусматривающий использование энергии Солнца для выработки электроэнергии, с расположением энергетической станции на Луне или земной орбите.
Содержание
Хронология развития космической энергетики
1968 : Питер Глейзер представил идею больших солнечных спутниковых систем с солнечным коллектором размером в квадратную милю на высоте геостационарной орбиты (ГСО 36000 км над экватором), для сбора и преобразования энергии солнца в электромагнитный пучок СВЧ для передачи полезной энергии на большие антенны на Земле.
1970 : Министерство энергетики США и NASA рассмотрело проектирование и технико-экономических обоснование спутника Solar Power Satellite (SPS).
1973 : Питер Глейзер получил патент США номер 3781647 за его метод передачи мощности на большие расстояния (например, от спутника на поверхность Земли) с помощью микроволн от больших антенн на спутнике на ректенны на Земле. [1]
1994 : ВВС США проводят эксперимент с использованием расширенных Фотоэлектрических спутников запущенных на низкую орбиту Земли с помощью ракеты.
1995-1997 : NASA провело исследование космической солнечной энергии, её концепции и технологий.
1998 : Космическое агентство Японии начинает программу развития космической солнечной электрической системы, которая продолжается и по сей день.
1999 : Началась программа NASA космическая солнечная энергия.
2000 : Джон Манкинс NASA дал показания в палате представителей США, говоря: «Крупномасштабное солнечная спутниковая система является очень сложной интегрированной системой и требует многочисленных значительных достижений в области современных технологий. Был разработан технологический план, в котором определен алгоритм разработки всех необходимых технологий — в течение нескольких десятилетий.
2001 : Космическое агентство Японии объявило о планах провести дополнительные исследования и запуск экспериментального спутника с 10 киловатт и 1 МВт мощности. [2]
2009 : Японское агентство аэрокосмических исследований объявило о своих планах вывести на орбиту спутник солнечной энергии, которые будут передавать энергию на Землю с помощью микроволн. Они надеются вывести первый прототип орбитального спутника к 2030 году. [3]
2009 : Компания Solaren расположенная в Калифорнии (США) подписала договор с компанией PG&E о том, что последняя будет покупать энергию которую Solaren произведет в космосе. Мощность будет составлять 200 мегаватт. По плану этой энергией будут питаться 250 000 домов. Реализация проекта планируется на 2016 год. [4]
2010 : Компания Shimizu опубликовала статью в которой рассказывается о возможностях создания гигантской лунной энергетической станции на существующих сегодня технологиях [5]
Спутник для выработки энергии
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.
Устройство технологии
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 ректенны.
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.
Актуальность в наши дни
Так как за 40 лет со времени появления идеи солнечные батареи сильно упали в цене и увеличились в производительности, а грузы на орбиту стало доставлять дешевле, в 2007 году «Национальное космическое общество» США представило доклад в котором говорит о перспективах развития космической энергетики в наши дни. [6]
Преимущества системы
- Высокая эффективность из-за того, что нет атмосферы, выработка энергии не зависит от погоды и времени года.
- Практически полное отсутствие перерывов так как на геостационарной орбите спутник будет освещен солнцем 24 часа в сутки.
Лунный пояс
Проект космической энергетики представленный компанией Shimizu в 2010 году. По задумке японских инженеров это должен быть пояс из солнечных батарей протянутый по всему экватору Луны (11 тыс. километров) и шириной 400 километров. [7]
Солнечные панели
Так как производство и транспортировка такого количества солнечных батарей с земли не представляется возможным, то по замыслу ученых солнечные элементы должны будут производится прямо на Луне. Для этого можно использовать лунный грунт из которого можно делать солнечные батареи. [8]
Передача энергии
Энергия с этого пояса будет передаваться радиоволнами с помощью громадных 20 километровых антенн и приниматься ректеннами здесь на земле. Второй способ передачи который может использоваться это передача световым лучом с помощью лазеров и прием свето-уловителем на земле. [9]
Преимущества системы
Так как на Луне нет атмосферы и погодных явлений, энергию можно будет вырабатывать почти круглосуточно и с большим коэффициентом эффективности.
Дэвид Крисуэлл предположил, что Луна является оптимальным местом для солнечных электростанций. [10] [11] Основное преимущество размещения солнечных коллекторов энергии на Луне в том, что большая часть солнечных батарей может быть построена из местных материалов, вместо земных ресурсов, что значительно снижает массу и, следовательно, расходы по сравнению с другими вариантами космических солнечных электростанций.
Недостатки системы
- Слишком высокая стоимость проекта.
- Отсутствие даже экспериментальных установок.
Технологии применяющиеся в космической энергетике
Беспроводная передача энергии на Землю
Беспроводная передача электроэнергии была предложена на ранней стадии в качестве средства для передачи энергии от космической или Лунной станции к Земле. Энергия может быть передана с помощью лазерного излучения или СВЧ на различных частотах в зависимости от конструкции системы. Какой выбор был сделан, чтобы передача излучения была не ионизирующей, во избежание возможных нарушений экологии или биологической системы региона получения энергии? Верхний предел для частоты излучения установлен таким, чтобы энергия на один фотон не вызывала ионизацию организмов при прохождении через них. Ионизация биологических материалов начинается только с ультрафиолетового излучения и, как следствие, проявляется при более высоких частотах, поэтому большое количество радиочастот будет доступно для передачи энергии.
Лазеры
Исследователи НАСА работали в 1980-х годах с возможностью использования лазеров для излучения энергии между двумя точками в пространстве. [12] В перспективе эта технология станет альтернативным способом передачи энергии в космической энергетике. В 1991 году начался проект SELENE, который предполагал создание лазеров для космической энергетики, в том числе и для излучения энергии лазером на лунные базы. [12] В 1988 Грант Логан предложили использовать лазер размещенный на Земле, чтобы обеспечить энергией космические станции, предположительно это можно было осуществить в 1989. [12] Предлагалось использование солнечных элементов из алмаза при температуре 300 °C для преобразования ультрафиолетового лазерного излучения. Проект SELENE продолжал работать над этой концепцией, пока не был официально закрыт в 1993 после двух лет исследований, так и не осуществив тестирования технологии на большие расстояния. Причина закрытия: высокая стоимость осуществления. [12]
Преобразование солнечной энергии в электрическую
В космической энергетике (в существующих станциях и при разработках космических электростанций) единственный способ эффективного получения энергии это использование фотоэлементов. Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, создал Александр Столетов в конце XIX века. Наиболее эффективными, с энергетической точки зрения, устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии. КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов в среднем составляет 16 %, у лучших образцов до 25 %. [13] В лабораторных условиях уже достигнут КПД 43 % [14] .
Получение энергии от СВЧ волн испускаемых спутником
Так же важно почерпнуть способы получения энергии. Один из них это получение энергии с помощью ректенн. Ректенна (выпрямляющая антенна) — устройство, представляющее собой нелинейную антенну, предназначенную для преобразования энергии поля падающей на неё волны в энергию постоянного тока. Простейшим вариантом конструкции может быть полуволновый вибратор, между плечами которого устанавливается устройство с односторонней проводимостью (например диод). В таком варианте конструкции антенна совмещается с детектором, на выходе которого, при наличии падающей волны, появляется ЭДС. Для повышения усиления такие устройства могут быть объединены в многоэлементные решётки.
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. [15] Кроме того, правильно выбрав траекторию орбиты, можно получать энергию около 96 % времени. Таким образом, фотоэлектрические панели на геостационарной орбите Земли (на высоте 36000 км) будет получать в среднем в восемь раз больше света, чем панели на поверхности Земли [16] и даже больше когда космический аппарат будет ближе к Солнцу чем Земля. [16] 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 её высокая стоимость. Другим недостатком является тот факт, что при передаче энергии на поверхность Земли будет потеря, по крайней мере 40-50 %. [15]
Основные технологические проблемы
По данным американских исследований 2008 года, есть четыре основные технологические проблемы, которые наука должна преодолеть, чтобы космическая энергия стала легкодоступной: [15]
- Фотоэлектрические и электронные компоненты должны работать с высокой эффективностью при высокой температуре.
- Беспроводная передача энергии должна быть точной и безопасной.
- Космические электростанции должны быть недорогими в производстве.
- Низкая стоимость космических ракет-носителей.
- Поддержание постоянного положения станции над приёмником энергии: давление солнечного света будет отталкивать станцию от нужного положения, а давление электромагнитного излучения, направленного на Землю, будет толкать станцию от Земли.
Другие способы использования космической энергии
Использование электроэнергии в космических полетах
Кроме того, чтобы излучать энергию на Землю, спутники ОЭС могут также питать межпланетные станции и космические телескопы. Так же это может быть безопасной альтернативой ядерным реакторам на корабле который полетит на красную планету. [17] Другой сектор, который может извлечь выгоду из ОЭС будет космический туризм. [15]
Источник