La humanidad necesita energía limpia como el cristal en términos ambientales, ya que los métodos modernos de generación de energía contaminan gravemente el medio ambiente. Los expertos ven una salida del callejón sin salida en métodos innovadores. Están asociados con el uso de la energía espacial.
Ideas iniciales
La historia comenzó en 1968. Entonces Peter Glazer demostró la idea de la tecnología satelital masiva. Se les montó un colector solar. Su tamaño es de 1 milla cuadrada. Se suponía que el equipo estaría ubicado a una altitud de 36,000 km sobre la zona del ecuador. El objetivo es recoger y transformar la energía solar en una banda electromagnética, un flujo de microondas. De esta manera, la energía útil debería transmitirse a enormes antenas terrestres.
En 1970, el Departamento de Energía de los Estados Unidos, junto con la NASA, estudió el proyecto Glaser. Este es el satélite de energía solar (abreviatura SPS).
Tres años después, al científico se le otorgó una patente para la técnica propuesta. La idea, si se implementa, traería resultados sobresalientes. Pero habíaSe realizaron diferentes cálculos, y resultó que el satélite proyectado generaría 5000 MW de energía, y la Tierra alcanzaría tres veces menos. También determinamos los costos estimados para este proyecto: $ 1 billón. Esto obligó al gobierno a cerrar el programa.
90s
En el futuro, se planeó ubicar los satélites a una altura más modesta. Para hacer esto, tuvieron que usar órbitas terrestres bajas. Este concepto fue desarrollado en 1990 por investigadores del Centro. M. V. Keldysh.
Según su plan, se deberían construir de 10 a 30 estaciones especiales en los años 20-30 del siglo XXI. Cada uno de ellos incluirá 10 módulos de energía. El parámetro total de todas las estaciones será de 1,5 a 4,5 GW. En la Tierra, el indicador alcanzará valores de 0,75 a 2,25 GW.
Y para el año 2100 el número de estaciones aumentará a 800. El nivel de energía recibida en la Tierra será de 960 GW. Pero hoy no hay información ni siquiera sobre el desarrollo de un proyecto basado en este concepto.
Acciones de la NASA y Japón
En 1994 se llevó a cabo un experimento especial. Fue organizado por la Fuerza Aérea de los EE. Colocaron satélites fotovoltaicos avanzados en órbita terrestre baja. Se utilizaron cohetes para este fin.
De 1995 a 1997, la NASA realizó un estudio exhaustivo de la energía espacial. Se analizaron sus conceptos y particularidades tecnológicas.
En 1998, Japón intervino en esta área. Su agencia espacial lanzó un programa para construir un sistema eléctrico espacial.
En 1999, la NASA respondió lanzando un programa similar. En el año 2000, un representante de esta organización, John McKins, habló ante el Congreso de los Estados Unidos con una declaración de que los desarrollos planificados requieren grandes gastos y equipos de alta tecnología, así como más de una década.
En 2001, los japoneses anunciaron un plan para intensificar la investigación y lanzar un satélite de prueba con parámetros de 10 kW y 1 MW.
En 2009, su agencia de exploración espacial anunció su intención de poner en órbita un satélite especial. Enviará energía solar a la Tierra usando microondas. Su prototipo inicial debería lanzarse en 2030.
También en 2009, se firmó un importante acuerdo entre dos organizaciones: Solaren y PG&E. Según él, la primera empresa producirá energía en el espacio. Y el segundo lo comprará. La potencia de dicha energía será de 200 MW. Esto es suficiente para proporcionarlo a 250.000 edificios residenciales. Según algunos informes, el proyecto comenzó a implementarse en 2016.
En 2010, la empresa Shimizu publicó material sobre la posible construcción de una estación a gran escala en la Luna. Los paneles solares se utilizarán en grandes cantidades. A partir de ellos se construirá un cinturón, que tendrá parámetros de 11.000 y 400 km (longitud y anchura, respectivamente).
En 2011, varias grandes empresas japonesas concibieron un proyecto global conjunto. Implicó el uso de 40 satélites con baterías solares montadas. Las ondas electromagnéticas se convertirán en conductoras de energía hacia la Tierra. El espejo se los llevaráque tiene un diámetro de 3 km. Se concentrará en la zona desértica del océano. El lanzamiento del proyecto estaba previsto para 2012. Pero por razones técnicas, esto no sucedió.
Problemas en la práctica
El desarrollo de la energía espacial puede salvar a la humanidad de cataclismos. Sin embargo, la implementación práctica de proyectos tiene muchas dificultades.
Como estaba previsto, la ubicación de una red de satélites en el espacio tiene las siguientes ventajas:
- Exposición constante al sol, es decir, acción continua.
- Independencia total del clima y de la posición del eje del planeta.
- Sin dilemas con la masa de las estructuras y su corrosión.
La implementación de los planes se complica por los siguientes problemas:
- Enormes parámetros de la antena - el transmisor de energía a la superficie del planeta. Así, por ejemplo, para que se produzca la transmisión prevista utilizando microondas con una frecuencia de 2,25 GHz, el diámetro de dicha antena sería de 1 km. Y el diámetro de la zona que recibe el flujo de energía en la Tierra debe ser de al menos 10 km.
- La pérdida de energía al trasladarse a la Tierra es de alrededor del 50 %.
- Colosales gastos. Para un país, estas son cantidades muy significativas (varias decenas de miles de millones de dólares).
Estos son los pros y los contras de la energía espacial. Los principales poderes se dedican a la eliminación y minimización de sus deficiencias. Por ejemplo, los desarrolladores estadounidenses están tratando de resolver dilemas financieros con la ayuda de los cohetes Falcon 9 de SpaceX. Estos dispositivos reducirán significativamente el costo de implementación del programa planificado (en particular, el lanzamiento de satélites SBSP).
Programa lunar
Según el concepto de David Criswell, es fundamental utilizar la Luna como base para colocar el equipo necesario.
Este es el lugar óptimo para resolver el dilema. Además, ¿dónde es posible desarrollar energía espacial, sino en la Luna? Este es un territorio que no tiene atmósfera ni clima. La generación de energía aquí puede continuar continuamente con una eficiencia sólida.
Además, muchos componentes de las baterías se pueden construir con materiales lunares, como la tierra. Esto reduce significativamente los costos por analogía con otras variaciones de estaciones.
La situación en Rusia
La industria de la energía espacial del país se está desarrollando sobre la base de los siguientes principios:
- El suministro de energía es un problema social y político a escala planetaria.
- La seguridad ambiental es el mérito de una exploración espacial competente. Se deben aplicar tarifas de energía verde. Aquí se tiene necesariamente en cuenta la significación social de su portador.
- Apoyo continuo a programas energéticos innovadores.
- Es necesario optimizar el porcentaje de electricidad generada por las centrales nucleares.
- Identificación de la relación óptima de energía con la concentración terrestre y espacial.
- Aplicación de la aviación espacial para la educación y la transmisión de energía.
La energía espacial en Rusia interactúa con el programa de la NPO de la Empresa Unitaria del Estado Federal. Lavochkin. La idea se basa en el uso de colectores solares y antenas de radiación. Tecnologías básicas - satélites autónomos controlados desde la Tierra enasistencia de pulso piloto.
Para la antena se utiliza el espectro de microondas con ondas cortas, incluso milimétricas. Debido a esto, aparecerán rayos estrechos en el espacio exterior. Esto requerirá generadores y amplificadores de parámetros modestos. Entonces se necesitarán antenas significativamente más pequeñas.
Iniciativa de TsNIIMash
En 2013, esta organización (que también es la división científica clave de Roscosmos) propuso construir plantas de energía solar espaciales domésticas. Su potencia prevista estaba en el rango de 1-10 GW. La energía debe ser transmitida a la Tierra de forma inalámbrica. Para este propósito, a diferencia de los EE. UU. y Japón, los científicos rusos intentaron usar un láser.
Política nuclear
La ubicación de las baterías solares en el espacio implica ciertas ventajas. Pero aquí es importante observar estrictamente la orientación necesaria. La técnica no debe estar en las sombras. En este sentido, varios expertos se muestran escépticos sobre el programa lunar.
Y hoy en día se considera que el método más efectivo es "Energía nuclear espacial - energía espacial solar". Se trata de colocar un potente reactor o generador nuclear en el espacio.
La primera opción tiene una gran masa y requiere un control y un mantenimiento cuidadosos. En teoría, podrá funcionar de forma autónoma en el espacio durante no más de un año. Este es un tiempo demasiado corto para los programas espaciales.
El segundo tiene una sólida eficiencia. Pero en condiciones de espacio es difícil variarsu poder. Hoy, los científicos estadounidenses de la NASA están desarrollando un modelo mejorado de dicho generador. Los especialistas nacionales también están trabajando activamente en esta dirección.
Motivos generales para el desarrollo de la energía espacial
Pueden ser internos y externos. La primera categoría incluye:
- Un fuerte aumento de la población mundial. Según algunas previsiones, el número de habitantes de la Tierra a finales del siglo XXI será de más de 15.000 millones de personas.
- El consumo de energía sigue aumentando.
- El uso de métodos clásicos de generación de energía se está volviendo irrelevante. Se basan en petróleo y gas.
- Impacto negativo en el clima y la atmósfera.
La segunda categoría incluye:
- Caídas periódicas en el planeta de gran parte de meteoritos y cometas. Según las estadísticas, esto sucede una vez por siglo.
- Cambios en los polos magnéticos. Aunque la frecuencia aquí es una vez cada 2000 años, existe la amenaza de que los polos norte y sur cambien de lugar. Luego, durante algún tiempo, el planeta perderá su campo magnético. Esto está plagado de graves daños por radiación, pero la energía espacial bien establecida podría convertirse en una defensa contra tales desastres.
