Manusia membutuhkan energi yang sangat bersih dalam hal lingkungan, karena metode modern menghasilkan energi sangat mencemari lingkungan. Para ahli melihat jalan keluar dari kebuntuan dalam metode inovatif. Mereka terkait dengan penggunaan energi luar angkasa.
Ide awal
Cerita dimulai pada tahun 1968. Kemudian Peter Glazer mendemonstrasikan ide teknologi satelit besar-besaran. Sebuah kolektor surya dipasang pada mereka. Ukurannya adalah 1 mil persegi. Peralatan itu seharusnya berada di ketinggian 36.000 km di atas zona khatulistiwa. Tujuannya adalah untuk mengumpulkan dan mengubah energi matahari menjadi pita elektromagnetik, aliran gelombang mikro. Dengan cara ini, energi yang berguna harus ditransmisikan ke antena terestrial besar.
Pada tahun 1970, Departemen Energi AS, bersama dengan NASA, mempelajari proyek Glaser. Ini adalah Satelit Tenaga Surya (singkatan SPS).
Tiga tahun kemudian, ilmuwan itu diberikan paten untuk teknik yang diusulkan. Idenya, jika diimplementasikan, akan membawa hasil yang luar biasa. Tapi adaperhitungan yang berbeda dilakukan, dan ternyata satelit yang direncanakan akan menghasilkan energi 5.000 MW, dan Bumi akan mencapai tiga kali lebih sedikit. Kami juga menentukan perkiraan biaya untuk proyek ini - $ 1 triliun. Hal ini memaksa pemerintah untuk menutup program tersebut.
90s
Di masa depan, satelit direncanakan ditempatkan pada ketinggian yang lebih rendah. Untuk melakukan ini, mereka harus menggunakan orbit bumi yang rendah. Konsep ini dikembangkan pada tahun 1990 oleh para peneliti dari Center. M. V. Keldysh.
Menurut rencana mereka, 10-30 stasiun khusus harus dibangun pada 20-30-an abad ke-21. Masing-masing akan mencakup 10 modul energi. Parameter total semua stasiun adalah 1,5 - 4,5 GW. Di Bumi, indikator akan mencapai nilai dari 0,75 hingga 2,25 GW.
Dan pada tahun 2100 jumlah stasiun akan bertambah menjadi 800. Tingkat energi yang diterima di Bumi akan menjadi 960 GW. Tapi hari ini tidak ada informasi bahkan tentang pengembangan proyek berdasarkan konsep ini.
Aksi NASA dan Jepang
Pada tahun 1994, eksperimen khusus dilakukan. Itu diselenggarakan oleh Angkatan Udara AS. Mereka menempatkan satelit fotovoltaik canggih di orbit rendah bumi. Roket digunakan untuk tujuan ini.
Dari tahun 1995 hingga 1997, NASA melakukan studi menyeluruh tentang energi luar angkasa. Konsep dan spesifikasi teknologinya dianalisis.
Pada tahun 1998, Jepang melakukan intervensi di bidang ini. Badan antariksanya meluncurkan program untuk membangun sistem kelistrikan ruang angkasa.
Pada tahun 1999, NASA merespons dengan meluncurkan program serupa. Pada tahun 2000, perwakilan organisasi ini, John McKins, berbicara di depan Kongres AS dengan pernyataan bahwa pembangunan yang direncanakan membutuhkan biaya besar dan peralatan berteknologi tinggi, serta lebih dari satu dekade.
Pada tahun 2001, Jepang mengumumkan rencana untuk mengintensifkan penelitian dan meluncurkan satelit uji dengan parameter 10 kW dan 1 MW.
Pada tahun 2009, badan eksplorasi ruang angkasa mereka mengumumkan niat mereka untuk mengirim satelit khusus ke orbit. Ini akan mengirim energi matahari ke Bumi menggunakan gelombang mikro. Prototipe awalnya harus diluncurkan pada tahun 2030.
Juga pada tahun 2009, sebuah perjanjian penting ditandatangani antara dua organisasi - Solaren dan PG&E. Menurutnya, perusahaan pertama akan memproduksi energi di luar angkasa. Dan yang kedua akan membelinya. Kekuatan energi tersebut akan menjadi 200 MW. Ini cukup untuk menyediakan 250.000 bangunan tempat tinggal dengannya. Menurut beberapa laporan, proyek ini mulai dilaksanakan pada tahun 2016.
Pada tahun 2010, perhatian Shimizu menerbitkan materi tentang potensi pembangunan stasiun skala besar di bulan. Panel surya akan digunakan dalam jumlah banyak. Sabuk akan dibuat dari mereka, yang akan memiliki parameter 11.000 dan 400 km (panjang dan lebar, masing-masing).
Pada tahun 2011, beberapa perusahaan besar Jepang menyusun proyek bersama global. Ini melibatkan penggunaan 40 satelit dengan baterai surya terpasang. Gelombang elektromagnetik akan menjadi penghantar energi ke Bumi. Cermin akan membawa merekamemiliki diameter 3 km. Ini akan terkonsentrasi di zona gurun lautan. Proyek ini dijadwalkan untuk diluncurkan pada tahun 2012. Tapi karena alasan teknis, ini tidak terjadi.
Masalah dalam praktik
Pengembangan energi luar angkasa dapat menyelamatkan umat manusia dari bencana alam. Namun, pelaksanaan proyek secara praktis memiliki banyak kesulitan.
Seperti yang direncanakan, lokasi jaringan satelit di luar angkasa memiliki keuntungan sebagai berikut:
- Terpapar Matahari secara terus-menerus, yaitu tindakan terus-menerus.
- Kemerdekaan penuh dari cuaca dan posisi poros planet.
- Tidak ada dilema dengan massa struktur dan korosinya.
Implementasi rencana diperumit oleh masalah berikut:
- Parameter besar antena - pemancar energi ke permukaan planet. Jadi, misalnya, agar transmisi yang dimaksudkan terjadi menggunakan gelombang mikro yang memiliki frekuensi 2,25 GHz, diameter antena semacam itu adalah 1 km. Dan diameter zona yang menerima aliran energi di Bumi setidaknya harus 10 km.
- Kehilangan energi saat pindah ke Bumi sekitar 50%.
- Pengeluaran besar. Untuk satu negara, ini adalah jumlah yang sangat signifikan (beberapa puluh miliar dolar).
Inilah kelebihan dan kekurangan energi luar angkasa. Kekuatan terkemuka terlibat dalam eliminasi dan minimalisasi kekurangannya. Misalnya, pengembang Amerika mencoba memecahkan dilema keuangan dengan bantuan roket SpaceXs Falcon 9. Perangkat ini akan secara signifikan mengurangi biaya implementasi program yang direncanakan (khususnya, meluncurkan satelit SBSP).
Program Bulan
Menurut konsep David Criswell, penting untuk menggunakan Bulan sebagai basis untuk menempatkan peralatan yang diperlukan.
Ini adalah tempat yang optimal untuk memecahkan dilema. Selain itu, di mana mungkin untuk mengembangkan energi luar angkasa, jika tidak di Bulan? Ini adalah wilayah yang tidak memiliki atmosfer dan cuaca. Pembangkit listrik di sini dapat berlangsung terus menerus dengan efisiensi yang solid.
Selain itu, banyak komponen baterai dapat dibuat dari bahan bulan, seperti tanah. Ini secara signifikan mengurangi biaya dengan analogi dengan variasi stasiun lainnya.
Situasi di Rusia
Industri energi luar angkasa negara berkembang berdasarkan prinsip-prinsip berikut:
- Pasokan energi adalah masalah sosial dan politik dalam skala planet.
- Keamanan lingkungan adalah manfaat dari eksplorasi ruang angkasa yang kompeten. Tarif energi hijau harus diterapkan. Di sini, signifikansi sosial dari pembawanya perlu diperhitungkan.
- Dukungan berkelanjutan untuk program energi inovatif.
- Persentase listrik yang dihasilkan PLTN perlu dioptimalkan.
- Identifikasi rasio optimal energi dengan konsentrasi tanah dan ruang.
- Penerapan penerbangan luar angkasa untuk pendidikan dan transmisi energi.
Energi luar angkasa di Rusia berinteraksi dengan program NPO Perusahaan Kesatuan Negara Federal. Lavochkin. Idenya didasarkan pada penggunaan kolektor surya dan antena radiasi. Teknologi dasar - satelit otonom yang dikendalikan dari Bumi dibantuan pulsa pilot.
Spektrum gelombang mikro dengan gelombang pendek, bahkan milimeter, digunakan untuk antena. Karena itu, sinar sempit akan muncul di luar angkasa. Ini akan membutuhkan generator dan amplifier dengan parameter sederhana. Maka antena yang jauh lebih kecil akan dibutuhkan.
Inisiatif TsNIIMash
Pada tahun 2013, organisasi ini (yang juga merupakan divisi ilmiah utama Roscosmos) mengusulkan untuk membangun pembangkit listrik tenaga surya ruang angkasa domestik. Kekuatan yang mereka maksudkan berada di kisaran 1-10 GW. Energi harus ditransmisikan ke Bumi secara nirkabel. Untuk tujuan ini, tidak seperti AS dan Jepang, ilmuwan Rusia bermaksud menggunakan laser.
Kebijakan nuklir
Lokasi baterai surya di luar angkasa menyiratkan keuntungan tertentu. Tetapi di sini penting untuk secara ketat mengamati orientasi yang diperlukan. Teknik tidak boleh dalam bayang-bayang. Dalam hal ini, sejumlah ahli skeptis tentang program lunar.
Dan hari ini metode yang paling efektif dianggap "tenaga nuklir luar angkasa - tenaga luar angkasa surya". Ini melibatkan penempatan reaktor atau generator nuklir yang kuat di luar angkasa.
Opsi pertama memiliki massa yang sangat besar dan membutuhkan pemantauan dan pemeliharaan yang cermat. Secara teoritis, ia akan dapat bekerja secara mandiri di luar angkasa selama tidak lebih dari setahun. Ini waktu yang terlalu singkat untuk program luar angkasa.
Yang kedua memiliki efisiensi yang solid. Tetapi dalam kondisi ruang sulit untuk bervariasikekuatannya. Saat ini, ilmuwan Amerika dari NASA sedang mengembangkan model generator yang lebih baik. Spesialis rumah tangga juga secara aktif bekerja ke arah ini.
Motif umum pengembangan energi luar angkasa
Mereka bisa internal dan eksternal. Kategori pertama meliputi:
- Peningkatan tajam populasi dunia. Menurut beberapa perkiraan, jumlah penduduk bumi pada akhir abad ke-21 akan lebih dari 15 miliar orang.
- Konsumsi energi terus meningkat.
- Penggunaan metode klasik pembangkitan energi menjadi tidak relevan. Mereka berbasis minyak dan gas.
- Dampak negatif pada iklim dan atmosfer.
Kategori kedua meliputi:
- Periodik jatuh di planet sebagian besar meteorit dan komet. Menurut statistik, ini terjadi sekali dalam satu abad.
- Perubahan kutub magnet. Meski frekuensinya di sini setiap 2000 tahun sekali, ada ancaman kutub utara dan selatan akan bertukar tempat. Kemudian untuk beberapa waktu planet ini akan kehilangan medan magnetnya. Ini penuh dengan kerusakan radiasi yang serius, tetapi energi luar angkasa yang mapan dapat menjadi pertahanan terhadap bencana semacam itu.
