В соответствии с современными воззрениями на развитие традиционной энергетической отрасли, основанной на использовании органического углеводородного топлива, считается, что его хватит максимум на несколько десятилетий. За это время необходимо найти ему замену. В промышленных масштабах пока ничего обнадеживающего не придумали. Все альтернативные источники годятся для маломощных потребителей в виде бытовых приборов для освещения частных домов в пределах небольшого поселка. Например, всем известные солнечные модули. Они давно устанавливаются на орбитальных или межпланетных станциях. Этой энергии вполне достаточно для обеспечения работы оборудования звездных путешественников на многие годы.
Космическая энергетика
Для полетов в космос фотоэлектрические панели, представляющие собой ничто иное, как полупроводниковые элементы, являются единственной альтернативой беспрерывного снабжения электротоком. Атомные и другие микрореакторы используются, но в гораздо меньшей степени.
Впервые фотоэлементы на космических кораблях появились более шестидесяти лет назад. Советский физик в области электротехники Лидоренко Николай Степанович теоретически обосновал возможность применения в безвоздушном пространстве систем, преобразующих поток фотонов в упорядоченное движение электронов, возникающее в полупроводниковых системах. Тем более, что энергия Солнца практически неисчерпаема. Сегодня большинство искусственных аппаратов используют исключительно солнечные модули. Но открытый космос пронизывает высокоэнергетические излучения, которые негативно влияют на структуру кремниевых пластин, постепенно выводя их из строя. Не меньшую опасность представляет космический мусор, а также метеориты — от микроскопических до видимых человеческим глазом. При постоянном взаимодействии с твердыми частицами панели теряют свою фотопрозрачность, поэтому их приходится время от времени менять.
Но будущее космической энергетики все-таки за системами, способными передавать уже преобразованную солнечную энергию в электрическую по беспроводным каналам. Они будут представлять собой узконаправленные пучки высокочастотной энергии, которые смогут принять наземные станции и преобразовывать их в обычный сетевой ток.
Перспективы и проблемы
Космические электростанции должны решать глобальные задачи поставки солнечной энергии на Землю. Иначе в них нет смысла, так как для отдельного дома или маленького города установка подобной системы будет как минимум нерентабельной. Орбитальные солнечные модули должны иметь колоссальные размеры. Наземные фотопреобразователи — это просто детские игрушки, да и площадей для таких станций на поверхности планеты просто нет.
Естественно, что при монтаже подобных структур в космосе существуют свои сложности. Например, доставка на орбиту гигантских конструкций. Для этого потребуется сотни запусков космических грузовых аппаратов. Затем поэтапно необходимо решать задачу базирования транспортников на околоземной орбите, их обслуживание, разгрузку солнечных систем. Потом нужно приступать к сборке конструкций.
Но главная проблема даже не в этом. До сих пор не существует внятной теории передачи преобразованной солнечной энергии на поверхность Земли. Провода тут не годятся, а принципы транспортировки готовой энергии пока только в виде гипотез. Технологии еще не существует. Каким бы не был узким пучок передаваемой энергии, он все равно будет покрывать обширную область поверхности планеты. А это представляет опасность для экологии и здоровья человека.
Другими вероятными и малоприятными фактами может стать разрушение озонового слоя в месте прохода луча через верхние слои атмосферы, принципы утилизации расходного материала и вышедших из строя конструкций. О последствиях запусков американских твердотопливных ракет уже сегодня все знают, и экологи бьют тревогу по этому поводу.
Расчетные сроки строительства космических солнечных энергосистем
Первая орбитальная электростанция, несмотря на все существующие затруднения, планируется к вводу в строй на 2040 год. Это будет еще непромышленная установка, а только экспериментальная, но именно она должна стать началом отсчета космической энергетической индустрии. Реализацией данного проекта занимается Япония.
Солнечные модули или фотоэлектрические панели будут иметь площадь до 4 кв.км. Количество запусков по сегодняшним меркам для создания данной структуры составляет около 200, а стоимость одного равняется около 1 млрд. долларов. Сможет ли страна, даже одна из самых развитых преодолеть все проблемы, неизвестно. Скорее тут понадобятся интернациональные усилия.
Экосистемы
