Труд: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В КОСМОСЕ

Главная Жизнь 01:01 19 Ноября 2003 186

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В КОСМОСЕ

Орбитальная электростанция XXI века, о которой так увлекательно рассказывалось в произведениях писателей-фантастов, может стать реальностью уже в недалеком будущем. Над проектом этого необычного космического сооружения сегодня работают ученые и конструкто

Головачев Виталий

Напечатать

- Виталий Феликсович, прежде всего насколько экономически оправданно создание электростанций на орбите? Разве смогут они конкурировать с земными тепловыми или атомными электростанциями?
- Для труднодоступных, отдаленных территорий земного шара стоимость энергии, передаваемой с солнечной космической электростанции (СКЭС), уже сегодня была бы сопоставима или дешевле получаемой на ТЭЦ. Например, себестоимость одного киловатт-часа в целом по Таймырскому автономному округу составляет почти 14 рублей, а если бы работала СКЭС, стоимость была бы 10 рублей. Но сейчас речь идет даже не об экономических показателях. Драматизм ситуации в том, что нашей планете грозит серьезная опасность: Земля может не выдержать такого количества тепла, которое будет выбрасываться в окружающую среду к концу века в результате переработки энергоресурсов. Уже в нынешнем году мощность энергоустановок в мире составляет 16 миллиардов киловатт. Расчеты показывают: если этот показатель увеличится до критического уровня в 100 миллиардов киловатт, то на планете начнутся необратимые процессы. Такая мощная прибавка к потоку солнечной энергии, достигающему поверхности Земли, бесповоротно разрушит тепловой баланс и будет иметь катастрофические последствия. Между тем ежегодный прирост мощностей достиг 1,5 - 2 процентов. К концу нынешнего века как раз и выйдем на эти критические 100 миллиардов киловатт...
- Почему вы считаете, что наращивание мощностей будет продолжаться столь же интенсивно до конца века? Может быть, через какое-то время в мире наступит энергонасыщение, и строительство станций прекратится?
- В США на каждого жителя приходится 14 киловатт первичной энергии в год, в России - примерно вдвое меньше, а в Африке - лишь 1,3 киловатта. Речь идет об энергии, которая содержится в дровах, добываемом угле, газе, уране. Она преобразуется затем в тепло, электричество (и оно тоже в конечном итоге превращается в тепло). Для развития экономики, повышения уровня жизни населения в ста с лишним странах, не входящих в лидирующую группу, будет требоваться все больше и больше энергоресурсов. Этот процесс невозможно остановить. Самые осторожные прогнозы показывают, что через пару десятилетий ситуация станет чрезвычайной. По расчетам ученых и специалистов МЧС, к 2020 году температура земной атмосферы повысится еще на 1 градус (плюс к тем 0,6 градуса потепления, которое произошло за минувший век). Из-за глобального потепления уровень Мирового океана увеличится на 20 сантиметров. Это очень много. Только в США затраты на укрепление и сохранение берегов составят 14 миллиардов долларов. В тяжелейшей ситуации окажутся портовые города на разных континентах, а также сооружения в районах вечной мерзлоты, где начнет таять лед. Предотвратить такое драматическое развитие событий, увы, теперь уже вряд ли удастся (маховик ведь раскручен), но надо без промедления браться за решение энергетической задачи, чтобы не допустить дальнейшего развития негативных тенденций после 2020 года.
- Может быть, выход в массовом строительстве атомных электростанций?
- Нет, АЭС не станут волшебной "палочкой-выручалочкой". Во-первых, они тоже выбрасывают тепло в окружающую среду. А во-вторых, большую опасность представляет чрезмерное наращивание радиоактивных отходов. Таким образом, мир оказался, по сути, перед абсолютно неприемлемым выбором: либо сознательно идти к планетарной катастрофе, либо затормозить прогресс, законсервировать нищенский уровень жизни во многих бедных и развивающихся государствах. Вот почему мы (как и зарубежные специалисты) занимаемся созданием космической электростанции.
- Ученые из Хьюстона (США) не так давно предложили другой проект: построить на Луне 20 - 40 энергетических установок, которые будут передавать на Землю потоки электрической энергии. Вы не думали о таком варианте?
- Конечно, просчитывали в свое время и его. Это чрезвычайно дорого, лунные станции станут поистине "бриллиантовыми". Нет, это не реально. И вообще, Луна может рассматриваться в далекой перспективе (в конце нынешнего века) как сырьевая база для добычи полезных ископаемых.
- Когда началась работа над проектом космической электростанции?
- Первые конкретные предложения о передаче солнечной энергии из космоса на Землю содержались в статье талантливого российского инженера Николая Варварова, опубликованной в журнале "Техника молодежи" еще в 1960 году. Тогда никто в нашей стране не догадался запатентовать идею. Это сделал американец П. Глезер спустя 8 лет. В 70-х начались исследовательские работы в США и других странах. Зарубежные специалисты пришли к выводу, что солнечные орбитальные электростанции могут быть созданы уже... к 2000 году. Но ошиблись по крайней мере на несколько десятилетий.
В нашей стране тоже велись в то время интересные работы в этой области под кодовым названием "Лампа". Их поддерживал академик-секретарь отделения физико-технических проблем энергетики Академии наук Юрий Николаевич Руденко. Однако некоторые известные ученые выступили против развития этого направления, назвав его "дорогостоящим и поэтому бесперспективным". В 1994 году умер академик Руденко, и проект, по сути, был отложен до лучших времен. Работа возобновилась лишь в последние годы, когда появились новые материалы.
- Как видят наши конструкторы будущую орбитальную электростанцию? И почему американцы не построили свою, как предлагали крупные фирмы США, в 2000 году?
- Американцы увлеклись крупномасштабными проектами. По одному из них масса СКЭС должна была составлять 80 - 100 тысяч тонн (для сравнения: строящаяся в течение пяти лет на околоземной орбите Международная космическая станция имеет сейчас массу 190 тонн, или в 500 раз меньше). Стоимость - сотни миллиардов долларов. Это неосуществимый проект. Мы же сразу пошли другим путем, решив, что первые космические солнечные электростанции должны быть сравнительно небольшими, требующими умеренных затрат на строительство.
Итак, главными элементами нашей конструкции являются панели солнечных батарей. Каждая панель имеет квадратную форму: 500 метров в длину и 500 - в ширину. Материал - внешне похожая на папиросную бумагу, но очень прочная стальная лента толщиной 20 микрон (это в четыре раза тоньше лезвия безопасной бритвы). Сверху металлическая пленка покрывается микронным слоем аморфного кремния. Длина намотанной на барабан стальной ленты - километр. Только две автоматические линии в мире выпускают это чудо новейших технологий: одна - в России, другая - в США. Общий вес пленки, необходимой для двух панелей, - всего лишь 6 тонн. А вся космическая электростанция будет иметь массу 35 тонн. Ее предполагается запускать с космодрома Плесецк на полярную круговую орбиту, удаленную от Земли на 1000 километров. Электрическая мощность станции составит в космосе 6 тысяч киловатт (до Земли дойдет 2 - 3 тысячи квт).
Передача энергии схематически выглядит так. Сначала на солнечной станции получают постоянный ток. Затем он с помощью специальных приборов (клистронов) превращается в СВЧ-излучение. Мощный лучевой конус направляется на Землю. Эти электромагнитные волны принимает специальная антенна, смонтированная на 300-метровом воздушном шаре, находящемся на высоте 10 километров от поверхности нашей планеты. Там же, на шаре, энергия преобразуется в ток высокого напряжения. Этот ток по специальному кабелю передается на земную подстанцию.
- Почему нельзя сразу принимать энергию на Земле? Зачем нужен воздушный шар?
- СВЧ-излучение оказывает вредное воздействие на человека и природу. Поэтому приемные антенны вынесены в верхние слои атмосферы.
- Космические аппараты, находящиеся на геостационарной орбите, как бы неподвижно висят над планетой. А ваша электростанция будет вращаться вокруг Земли. Выходит, электричество удастся передавать порциями - только в то время, когда станция пролетает над воздушным шаром?
- Мы как раз и ставим такую цель. Задача в том, чтобы два раза в сутки покрывать недостаток мощностей в период пиковых нагрузок. Например, утром с 8 до 12 часов и вечером с 18 до 20 часов. Конечно, целесообразно запустить несколько десятков конструкций, и тогда суммарная мощность их составит 60 - 100 тысяч киловатт. К 2015 - 2020 годам в России планируется начать эксплуатацию разрабатываемых сейчас ракетоносителей со ступенями многоразового использования. И тогда строительство СКЭС будет коммерчески выгодным.
- Значит, первого запуска солнечной электростанции надо ждать лет пятнадцать?
- Нет, уже в 2007 году мы планируем запустить с Международной космической станции небольшой экспериментальный аппарат массой 165 килограммов, который будет генерировать электрическую мощность 2,2 киловатта. Потом будет выведено на орбиту еще несколько опытных аппаратов. А вот с 2015 года могли бы начать создание на орбите сети сравнительно недорогих космических электростанций. Не сомневаюсь, что через несколько десятилетий в околоземном пространстве появятся десятки мощных энергокомплексов, которые будут обеспечивать электричеством многие страны. Убежден, других вариантов у землян нет.

Напечатать

Жизнь 16:00 / 19 Февраля 2026 19012

Маска равнодушия и негативный контент

О чем на самом деле вопиет убийство ребенка из многодетной семьи?

Ирина Смирнова, Санкт-Петербург

Как внезапно выяснилось, в школу Паша не ходил: мать пыталась записать его, но не успела

Жителей Петербурга потрясло убийство девятилетнего Паши Тифитулина 38-летним педофилом Петром Жилкиным. Многие восприняли эту беду как свою личную. Сотрудники полиции, спасательные службы, волонтеры «ЛизаАлерт» и просто неравнодушные...