В подготовке этого многообещающего эксперимента участвуют Исследовательский центр имени Келдыша, Ракетно-космическая корпорация "Энергия", Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИМаш), Московский авиационный институт, Институт радиотехники и ряд других предприятий, организаций. Один из вариантов, над которым уже в течение нескольких лет трудятся ученые и конструкторы под эгидой Центра Келдыша, предполагает выведение на орбиту экспериментальной солнечной энергоустановки массой 160 - 180 килограммов. Другие интересные проекты имеются в ЦНИИМаше и Московском авиационном институте. И за рубежом ведутся аналогичные разработки, например в США и Японии. Не окажут ли на экологию пагубное воздействие потоки энергии, которые будут направлены из космоса на Землю? Созданию орбитальных солнечных электростанций, анализу имеющихся проектов были посвящены беседы корреспондента "Труда" с компетентными специалистами, работающими не одно десятилетие в российской космической отрасли.
ПРОСЧЕТ АМЕРИКАНСКИХ ИНЖЕНЕРОВ
- Солнечные промышленные электростанции - это завтрашний день мировой энергетики; сборка их, не сомневаюсь, начнется уже в ближайшие 10 - 20 лет, - говорит Виталий СЕМЕНОВ, главный конструктор Центра имени Келдыша и одновременно главный координатор работ по пилотируемому марсианскому проекту. - Первая в мире публикация с конкретными предложениями о передаче солнечной энергии из космоса на Землю (автор - инженер Николай Варваров) появилась в нашей стране еще в 1960 году, на 8 лет раньше, чем в США. А уже в 70-е годы конструкторы, в основном американские, представили множество рисунков гигантских космических электростанций (КЭС). Американское агентство НАСА и частные фонды тогда заключили даже несколько контрактов. А в мировом долгосрочном прогнозе указывалось, что мощная промышленная энергоустановка начнет функционировать в космическом пространстве не позднее 2000 года. Однако ожидаемого прорыва не произошло. Проектировщики предлагали непомерно большие конструкции - например, спутник массой 100 тысяч тонн и развернутыми в космосе панелями 25 километров на 5 километров! Такие проекты не выдерживают критики ни по затратам (сотни миллиардов долларов), ни по срокам реализации (десятки лет), ни по уровню технических решений.
Сегодня многое изменилось. Во-первых, появилась возможность использовать новейшие научно-технические достижения, в том числе и разработки, осуществленные в рамках масштабного проекта пилотируемой марсианской экспедиции, над которым более семи лет трудятся ведущие в российской космической отрасли предприятия, НИИ, КБ. Речь идет, в частности, о панелях солнечных батарей, на которых можно использовать созданную сверхтонкую стальную ленту толщиной всего 20 микрон - меньше, чем у шелковой ткани. Километр ее запросто умещается в свернутом виде на барабане. Сверху на ленту наносится микронный слой аморфного кремния. Энергетическая орбитальная станция с двумя панелями размером 500 на 500 метров будет иметь массу всего 35 тонн, ее можно вывести на орбиту двумя ракетами "Протон" или создаваемой сейчас "Ангарой". Электрическая мощность в космосе составит 6 тысяч киловатт, на Землю будет передано 2 - 3 тысячи киловатт.
- Сколько будет стоить такая космическая электростанция?
- Сама станция - не так уж дорого: менее 10 миллионов долларов. Но за каждый запуск "Протона" придется заплатить по 60 миллионов. А еще надо построить наземное приемное устройство. И хотя для отдаленных регионов, например для Таймыра, стоимость электричества, получаемого с космической станции, уже сегодня окажется меньше, чем тарифы, устанавливаемые местными ТЭЦ, мы хотим осуществить эксперимент с гораздо меньшими затратами. Для этого предлагается запустить вначале сравнительно небольшой спутник - массой до 180 килограммов. Его можно отправить как добавку к грузам, которые раз в квартал доставляет корабль "Прогресс" на Международную космическую станцию. Оттуда энергоустановка сможет отправиться в самостоятельный полет.
- Как энергия будет передаваться на Землю?
- Постоянный ток, получаемый на спутнике, будет преобразовываться в СВЧ-излучение. Его примет специальная антенна, смонтированная на аэростате, который будет находиться на высоте около 10 километров от Земли. По длинному кабелю ток с аэростата должен передаваться на наземную подстанцию. Таким образом, мы избежим вредного воздействия СВЧ-излучения на природу, на человека и радиоэлектронную аппаратуру в данном регионе.
- Какова мощность передаваемой энергии?
- Пока - 3,2 киловатта. Для первого, сравнительно дешевого эксперимента вполне достаточно. Впрочем, это только один из вариантов. Рабочая группа проанализирует все предложения, наработки, чтобы выбрать оптимальный вариант. После проверочного эксперимента мы будем готовы к строительству более крупной опытно-промышленной КЭС.
УПУСТИМ ВРЕМЯ - ОТСТАНЕМ НАДОЛГО
О том, почему человечеству не обойтись без космических электростанций (КЭС), рассказывает главный специалист Центрального научно-исследовательского института машиностроения, лауреат Государственной премии Владимир Ходаков:
- Мировые запасы нефти и газа, как известно, ограничены. Некоторые специалисты считают, что уже через несколько десятилетий мир окажется перед драматическим выбором: либо глобальный энергетический кризис, либо широкомасштабное строительство атомных колоссов, что будет чревато запредельно опасным наращиванием радиоактивных отходов. Словом, по большому счету альтернативы использованию солнечных космических станций у человечества нет.
Возможность строительства КЭС изучают не только в России, но и в Японии, США, Франции, Германии, Канаде... Американское космическое агентство НАСА, например, еще в 2001-м объявило, что в 2006 - 2007 годах может быть построена экспериментальная 100-киловаттная электростанция, а после 2030-го начнется практическое использование промышленных КЭС. Япония пять лет назад обнародовала более масштабные планы: к 2040 году собрать на орбите космическую электростанцию массой 20 тысяч тонн с панелями солнечных батарей размахом в 3 километра. По мощности (1 миллион киловатт) она не уступит наземным АЭС. Но за прошедшие годы больше ничего не публиковалось об этих планах. Не думаю, что работы эти засекретили (хотя КЭС могут быть использованы и для развертывания военных космических систем). Может быть, просто задача оказалась сложнее, чем думали исследователи?
А в нашей стране без особого шума разработаны несколько проектов. Например, в ЦНИИМАШе проработан вариант космической энергоустановки массой 65 тонн и мощностью 250 киловатт, которая будет не только испытываться, но и работать на экономику, обслуживать потребителей в северных регионах, причем в течение 10 - 15 лет. За это время затраты на создание КЭС, по расчетам, должны окупиться полностью, эксплуатация станции позволит получить прибыль.
- Энергия с космической электростанции будет передаваться в виде СВЧ-излучения. Для его приема необходимы огромные наземные антенны или же подобные устройства, смонтированные на аэростате. Проработаны ли эти вопросы?
- В России имеется хороший научно-технический задел в этой сфере. Специалисты, например, выделяют пионерские исследования Центра имени Келдыша, а также профессоров МАИ Олега Кудрина (солнечные концентраторы и машинные преобразователи для космических энергоустановок) и Валерия Бурдакова (проекты различных по мощности и размерам орбитальных солнечных электростанций), многих других наших конструкторов и ученых. Прин-ципиальные технические решения сегодня имеются практически по всем узлам и системам солнечной космической электростанции. Другое дело, что быстроразвивающиеся нанотехнологии позволят в обозримой перспективе создавать более компакт-ные и эффективные КЭС. Например, 250-киловаттная станция будет иметь массу не 60 тонн, как в имеющемся проекте, а 30 тонн.
- Так, может быть, подождать еще какое-то время, не начинать строить КЭС?
- Опытные энергоустановки надо испытывать в космосе уже в ближайшие годы, иначе упустим время, отстанем, не сможем создавать более мощные станции, когда появятся новейшие технологии следующего поколения. Конечно, целесообразно было бы объединить усилия ведущих стран в решении этой важнейшей энергетической задачи. Яркий пример такого международного сотрудничества - работы по созданию термоядерного реактора.
Важно подчеркнуть, что эксплуатация станции будет осуществляться в автоматическом режиме. КЭС оснащена основным и резервным причалами для приема автоматических грузовых транспортных кораблей с топливом и другими расходуемыми материалами.
- Последний вопрос. Где будут взяты средства для финансирования строительства первой космической электростанции?
- Очень надеюсь, что в финансировании примут активное участие и государственный бюджет, и инвесторы, заинтересованные в развитии космической энергетики, например РАО ЕЭС. Вложенные в проекты средства окупятся сторицей. Но дело не только в получении сиюминутной экономической выгоды. Нужно думать и о будущем. Хочу верить, что не допустим мы очередной серьезной ошибки, и Россия, имеющая в этой сфере перспективнейшие разработки, научно-технический потенциал, не окажется на обочине мирового энергетического развития.