Российские ученые получили патент на космическую электростанцию
Откуда такая уверенность? Ведь патент, с которого вообще стартовала идея космических электростанций, был выдан американцу П. Глейзеру в далеком 1971 году. Тогда он стал мировой сенсацией, редкое мировое СМИ не отвело ему свои полосы. Оно и понятно. Идея дух захватывала, поражала своей смелостью и фантастичностью. Разместить в космосе на геостационарной орбите солнечные электростанции, а выработанную ими энергию с помощью СВЧ-луча передавать на Землю! Таким образом, можно раз и навсегда решить почти все энергетические проблемы человечества. Такой источник, в отличие от углеводородов, практически вечный, абсолютно чистый, никаких вредных выбросов, он сделает страны энергетически независимыми. Как говорится, Солнце светит всем. Кстати, такая станция на орбите будет получать энергии значительно больше, чем солнечная электростанция на Земле. Ведь солнечные батареи ловят свет практически все 24 часа в сутки, а его интенсивность в 10-15 раз выше, чем на Земле.
Казалось бы, вот она энергетическая панацея, за реализацию которой надо срочно браться ведущим странам. За эти годы специалисты США, Японии и России несколько раз объявляли о создании концепций космических электростанций и даже о начале их проектирования, но до конкретной реализации дело так и не дошло. Уже первые оценки показывали сложность, а главное - огромную цену, которую придется заплатить за такой фантастический проект.
- Глейзер предложил разместить станцию на геостационарной орбите, в 36 тысячах километров от Земли, в ее экваториальной плоскости, -говорит доктор физико-математических наук Александр Свиридонов. - Почему именно там? Дело в том, что это позволяет станции все время практически находиться над одним и тем же участком планеты и обеспечивать постоянную передачу энергии.
Масштабы проекта Глейзера впечатляют. Он не разменивался на мелочи, а предлагал кардинально решить энергетическую проблему землян. Передав из космоса на Землю как минимум 10 ГВт мощности. А для этого солнечные поля на орбите должны иметь площади в тысячи квадратных метров. Чтобы их собрать, с Земли на орбиту надо отправить армаду ракет с тысячами тонн различных грузов. Одна доставка потянет на многие миллиарды долларов. Словом, цель красивая, как коммунизм, но вряд ли достижимая. Во всяком случае, в обозримом будущем.
Российские ученые предложили более "приземленный" вариант. Размещать солнечные электростанции на относительно низкой геосинхронной орбите с перигеем над местом приема СВЧ энергии от 250 до 500 км. Они будут решать сугубо локальные задачи, например, обеспечивать электроэнергией труднодоступные районы, куда доставка топлива влетает в копеечку. Например, высокоширотные холодные районы Земли - Арктику и Антарктиду. Сейчас это особенно актуально, так как одним из главных приоритетов нашей страны объявлена Арктика. Как будет работать такая станция?
- В процессе движения станции по орбите она накапливает электроэнергию от солнечной батареи в специальных накопителях, - говорит Свиридонов. - А при входе в рабочую зону эта энергия преобразуется в СВЧ-излучение сбрасывается по СВЧ-лучу в течение 5-10 минут на приемную антенну. На Земле принятое излучение преобразуется в электроэнергию, которая накапливается от одного сеанса передачи другому. А как распределить полученную энергию, решать потребителям.
При высоте орбиты в перигее 200-500 км общая площадь передающей и приемных антенн может быть сравнительно небольшой. А выбором орбиты можно обеспечить электроснабжение любого места на Земле. Такая система позволяет достаточно просто наращивать энергетику за счет увеличения числа небольших космических электростанций умеренной мощности.
Но как быть с экологией? С людьми, которые живут в районе, куда сбрасывается энергия? "Система приема энергии должна быть строго организована, - говорит доктор физико-математических наук Игорь Есаков. - Диаметр луча несколько десятков метров. И время сеанса приема энергии рядом с этой зоной быть никого не должно. Конечно, это будет зона несколько удаленная от любых мест деятельности и проживания людей.
О каком уровне энергии может идти речь? На стадии демонстрации возможностей потребляемая мощность может составлять 100-150 кВт. Но она вполне может быть увеличена до 1 МВт и даже выше. Конечно, первый образец такой станции будет дорогой, но при переходе на серийный выпуск цена упадет многократно. А дальше все зависит от пожелания заказчика. Ему выбирать, что выгодней: стабильно получать энергию из космоса или завозить крайне дорогое топливо в труднодоступные районы?
По словам авторов проекта, практически все научно-технические вопросы по созданию низкоорбитальной космической станции уже решены. Начинать проект можно уже сегодня.
В портфеле науки есть еще один вариант электростанции воздушного базирования. Предлагается размещать ее на дирижаблях на высоте 10-15 км. Эти летательные аппараты можно "подвешивать" над районами, куда трудно доставлять энергию. По словам ведущего специалиста МРТИ РАН кандидата технических наук Вадима Ведмидского, такие системы уже созданы и демонстрационные образцы испытаны за рубежом. И положены на полку до лучших времен.
- Сейчас в мире идет серьезное наступление на углеводороды. Не случайно всюду получает трибуну Грета Тумберг, - говорит Ведмидский. - В Евросоюзе уже согласовывается "зеленая карта", по которой ведущие страны берут на себя обязательства по внедрению чистой энергетики и сокращению использования углеводородов и их производных, включая пластик. Менее технологически развитые страны за отказ от угля и снижение объемов закупаемых энергоносителей (Польша, Венгрия и др.) могут претендовать на финансовую поддержку из бюджета ЕС. Того, кто не впишется в новые требования, скорей всего ждут санкции.
Если мы будет надеяться на свои ресурсы, пропустим этот технологический рывок ведущих стран, они уйдут вперед, а Россия потеряет еще одну позицию на рынке высоких технологий. Пока у нас есть шанс оказаться среди лидеров. Во всяком случае, в сфере космической энергетики.
Справка "РГ"
Один из наиболее интересных вариантов космической электростанции в свое время предложен американским профессором из Института космических систем Дэвидом Крисвеллом. Ее надо размещать не в открытом космосе, а на поверхности Луны. Проект Крисвелла, несмотря на кажущуюся фантастичность, вполне реален. Здесь более чем достаточно сырья для изготовления солнечных батарей. А значит, их можно не доставлять с Земли, а "клепать" прямо на Луне. Эти установки будут аккумулировать солнечную энергию и передавать на Землю в виде СВЧ-излучения. На спутнике надо построить несколько антенных полей общей площадью в несколько сотен квадратных километров. Стоимость проекта, по предварительным оценкам, около 60 миллиардов долларов. Проект должен окупиться в течение пяти лет.