มนุษย์ต้องการพลังงานสะอาดใสในแง่ของสิ่งแวดล้อม เนื่องจากวิธีการสร้างพลังงานสมัยใหม่ทำให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอย่างจริงจัง ผู้เชี่ยวชาญมองเห็นทางออกจากทางตันด้วยวิธีการที่เป็นนวัตกรรมใหม่ เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานในอวกาศ
ความคิดเริ่มต้น
เรื่องราวเริ่มต้นในปี 1968 จากนั้น Peter Glazer ก็แสดงแนวคิดเกี่ยวกับเทคโนโลยีดาวเทียมขนาดมหึมา มีการติดตั้งตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไว้กับพวกเขา มีขนาด 1 ตารางไมล์ อุปกรณ์ดังกล่าวควรจะอยู่ที่ระดับความสูง 36,000 กม. เหนือเขตเส้นศูนย์สูตร เป้าหมายคือการรวบรวมและแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นกระแสไมโครเวฟ ด้วยวิธีนี้ พลังงานที่มีประโยชน์ควรถูกส่งไปยังเสาอากาศภาคพื้นดินขนาดใหญ่
ในปี 1970 กระทรวงพลังงานสหรัฐร่วมกับ NASA ได้ศึกษาโครงการ Glaser นี่คือดาวเทียมพลังงานแสงอาทิตย์ (ตัวย่อ SPS)
สามปีต่อมา นักวิทยาศาสตร์ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเทคนิคที่เสนอ แนวคิดนี้หากนำไปใช้จริงจะนำมาซึ่งผลลัพธ์ที่โดดเด่น แต่มีมีการคำนวณที่แตกต่างกันออกไป และปรากฎว่าดาวเทียมที่วางแผนไว้จะสร้างพลังงาน 5,000 เมกะวัตต์ และโลกจะมีพลังงานน้อยกว่าสามเท่า นอกจากนี้เรายังกำหนดต้นทุนโดยประมาณสำหรับโครงการนี้ - 1 ล้านล้านดอลลาร์ ทำให้รัฐบาลต้องปิดโครงการ
90s
ในอนาคต ดาวเทียมถูกวางตำแหน่งไว้ที่ระดับความสูงพอประมาณ ในการทำเช่นนี้ พวกเขาต้องใช้วงโคจรต่ำ แนวคิดนี้พัฒนาขึ้นในปี 1990 โดยนักวิจัยจากศูนย์ M. V. Keldysh
ตามแผนที่วางไว้ ควรสร้างสถานีพิเศษ 10-30 สถานีในช่วงปี 20-30 ของศตวรรษที่ 21 แต่ละคนจะมีโมดูลพลังงาน 10 โมดูล พารามิเตอร์รวมของสถานีทั้งหมดจะอยู่ที่ 1.5 - 4.5 GW บนโลก ตัวบ่งชี้จะถึงค่าจาก 0.75 ถึง 2.25 GW
และภายในปี 2100 จำนวนสถานีจะเพิ่มขึ้นเป็น 800 ระดับพลังงานที่ได้รับบนโลกจะเท่ากับ 960 GW แต่วันนี้ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการพัฒนาโครงการตามแนวคิดนี้เลย
การกระทำของนาซ่าและญี่ปุ่น
ในปี 1994 มีการทดลองพิเศษ เป็นเจ้าภาพโดยกองทัพอากาศสหรัฐฯ พวกเขาวางดาวเทียมโซลาร์เซลล์ขั้นสูงไว้ในวงโคจรระดับต่ำ จรวดถูกใช้เพื่อการนี้
ตั้งแต่ปี 1995 ถึง 1997 NASA ได้ทำการศึกษาพลังงานอวกาศอย่างละเอียดถี่ถ้วน มีการวิเคราะห์แนวคิดและข้อมูลเฉพาะทางเทคโนโลยี
ในปี 1998 ญี่ปุ่นเข้ามาแทรกแซงพื้นที่นี้ หน่วยงานด้านอวกาศของเธอได้เริ่มโครงการสร้างระบบไฟฟ้าในอวกาศ
ในปี 1999 NASA ตอบโต้ด้วยการเปิดตัวโปรแกรมที่คล้ายกัน ในปี 2000 John McKins ตัวแทนขององค์กรนี้ กล่าวต่อหน้ารัฐสภาคองเกรสแห่งสหรัฐอเมริกาว่าแผนการพัฒนาต้องใช้ค่าใช้จ่ายจำนวนมากและอุปกรณ์ไฮเทค รวมทั้งเวลามากกว่าหนึ่งทศวรรษ
ในปี 2544 ชาวญี่ปุ่นประกาศแผนการที่จะทำให้การวิจัยเข้มข้นขึ้นและเปิดตัวดาวเทียมทดสอบด้วยพารามิเตอร์ 10 กิโลวัตต์และ 1 เมกะวัตต์
ในปี 2552 หน่วยงานสำรวจอวกาศได้ประกาศความตั้งใจที่จะส่งดาวเทียมพิเศษขึ้นสู่วงโคจร จะส่งพลังงานแสงอาทิตย์มายังโลกโดยใช้ไมโครเวฟ ต้นแบบเริ่มต้นของมันควรจะเปิดตัวในปี 2030
นอกจากนี้ในปี 2552 มีการลงนามข้อตกลงที่สำคัญระหว่างสององค์กร - Solaren และ PG&E ตามนั้น บริษัทแรกจะผลิตพลังงานในอวกาศ และคนที่สองจะซื้อมัน พลังงานดังกล่าวจะเท่ากับ 200 เมกะวัตต์ นี้เพียงพอที่จะจัดหาอาคารที่อยู่อาศัย 250,000 แห่งด้วย ตามรายงานบางฉบับ โครงการเริ่มดำเนินการในปี 2559
ในปี 2010 ความกังวลของชิมิสึได้ตีพิมพ์เนื้อหาเกี่ยวกับศักยภาพการก่อสร้างสถานีขนาดใหญ่บนดวงจันทร์ แผงโซลาร์เซลล์จะใช้ในปริมาณมาก เข็มขัดจะถูกสร้างขึ้นจากพวกเขาซึ่งจะมีพารามิเตอร์ 11,000 และ 400 กม. (ความยาวและความกว้างตามลำดับ)
ในปี 2011 บริษัทญี่ปุ่นขนาดใหญ่หลายแห่งได้ตั้งโครงการร่วมระดับโลก เกี่ยวข้องกับการใช้ดาวเทียม 40 ดวงที่ติดตั้งแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะกลายเป็นตัวนำพลังงานสู่โลก กระจกจะพาไปมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 กม. จะกระจุกตัวอยู่ในเขตทะเลทรายของมหาสมุทร โครงการมีกำหนดเปิดตัวในปี 2555 แต่ด้วยเหตุผลทางเทคนิค สิ่งนี้ไม่เกิดขึ้น
ปัญหาในทางปฏิบัติ
การพัฒนาพลังงานในอวกาศสามารถช่วยมนุษยชาติให้พ้นจากหายนะได้ อย่างไรก็ตาม การใช้งานจริงของโครงการมีปัญหามากมาย
ตามที่วางแผนไว้ ตำแหน่งของเครือข่ายดาวเทียมในอวกาศมีข้อดีดังต่อไปนี้:
- การสัมผัสกับแสงแดดอย่างต่อเนื่องนั่นคือการกระทำอย่างต่อเนื่อง
- สมบูรณ์เป็นอิสระจากสภาพอากาศและตำแหน่งของแกนดาวเคราะห์
- ไม่มีปัญหากับมวลของโครงสร้างและการกัดกร่อน
การดำเนินการตามแผนมีความซับซ้อนโดยปัญหาต่อไปนี้:
- พารามิเตอร์ขนาดใหญ่ของเสาอากาศ - การส่งพลังงานไปยังพื้นผิวของดาวเคราะห์ ตัวอย่างเช่น สำหรับการส่งสัญญาณที่ตั้งใจให้เกิดขึ้นโดยใช้ไมโครเวฟที่มีความถี่ 2.25 GHz เส้นผ่านศูนย์กลางของเสาอากาศดังกล่าวจะเท่ากับ 1 กม. และเส้นผ่านศูนย์กลางของโซนที่รับกระแสพลังงานบนโลกควรมีอย่างน้อย 10 กม.
- การสูญเสียพลังงานเมื่อเคลื่อนที่มายังโลกประมาณ 50%
- ค่าใช้จ่ายมหาศาล. สำหรับประเทศใดประเทศหนึ่ง จำนวนเงินเหล่านี้เป็นจำนวนที่สูงมาก (หลายหมื่นล้านดอลลาร์)
นี่คือข้อดีและข้อเสียของพลังงานในอวกาศ อำนาจชั้นนำมีส่วนร่วมในการกำจัดและลดข้อบกพร่องให้เหลือน้อยที่สุด ตัวอย่างเช่น นักพัฒนาชาวอเมริกันกำลังพยายามแก้ปัญหาทางการเงินด้วยความช่วยเหลือของจรวด SpaceXs Falcon 9 อุปกรณ์เหล่านี้จะช่วยลดต้นทุนการใช้โปรแกรมที่วางแผนไว้ได้อย่างมาก
โปรแกรมทางจันทรคติ
ตามแนวคิดของ David Criswell จำเป็นต้องใช้ดวงจันทร์เป็นฐานในการวางอุปกรณ์ที่จำเป็น
นี่คือที่ที่ดีที่สุดในการแก้ปัญหากระอักกระอ่วน นอกจากนี้ จะพัฒนาพลังงานในอวกาศได้ที่ไหน ถ้าไม่ใช่บนดวงจันทร์? ซึ่งเป็นดินแดนที่ไม่มีบรรยากาศและสภาพอากาศ การผลิตไฟฟ้าที่นี่สามารถดำเนินต่อไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ
นอกจากนี้ ส่วนประกอบหลายอย่างของแบตเตอรี่สามารถสร้างได้จากวัสดุจากดวงจันทร์ เช่น ดิน ซึ่งช่วยลดต้นทุนได้อย่างมากด้วยการเปรียบเทียบกับรูปแบบสถานีอื่นๆ
สถานการณ์ในรัสเซีย
อุตสาหกรรมพลังงานอวกาศของประเทศกำลังพัฒนาบนพื้นฐานของหลักการดังต่อไปนี้:
- พลังงานเป็นปัญหาทางสังคมและการเมืองในระดับดาวเคราะห์
- ความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อมคือข้อดีของการสำรวจอวกาศที่มีความสามารถ ควรใช้อัตราภาษีพลังงานสีเขียว ในที่นี้ต้องคำนึงถึงความสำคัญทางสังคมของผู้ให้ด้วย
- สนับสนุนโครงการพลังงานที่เป็นนวัตกรรมอย่างต่อเนื่อง
- ร้อยละของไฟฟ้าที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม
- การระบุอัตราส่วนพลังงานที่เหมาะสมกับความเข้มข้นของพื้นดินและพื้นที่
- การประยุกต์ใช้การบินอวกาศเพื่อการศึกษาและการส่งพลังงาน
พลังงานอวกาศในรัสเซียโต้ตอบกับโครงการของ Federal State Unitary Enterprise NPO ลาวอชกิน. แนวคิดนี้มีพื้นฐานมาจากการใช้ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และเสาอากาศรังสี เทคโนโลยีพื้นฐาน - ดาวเทียมอิสระควบคุมจากโลกที่ตัวช่วยชีพจรนำร่อง
คลื่นไมโครเวฟที่มีคลื่นสั้นแม้กระทั่งมิลลิเมตร ใช้สำหรับเสาอากาศ ด้วยเหตุนี้รังสีที่แคบจะปรากฏในอวกาศ สิ่งนี้จะต้องใช้เครื่องกำเนิดและแอมพลิฟายเออร์ของพารามิเตอร์ที่พอประมาณ จากนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เสาอากาศที่เล็กกว่าอย่างเห็นได้ชัด
ความคิดริเริ่มของ TsNIIMash
ในปี 2013 องค์กรนี้ (ซึ่งเป็นแผนกวิทยาศาสตร์ที่สำคัญของ Roscosmos ด้วย) ได้เสนอให้สร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่ภายในประเทศ กำลังที่ตั้งใจไว้อยู่ในช่วง 1-10 GW พลังงานจะต้องถูกส่งไปยังโลกแบบไร้สาย เพื่อจุดประสงค์นี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียตั้งใจที่จะใช้เลเซอร์ ซึ่งแตกต่างจากสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น
นโยบายนิวเคลียร์
ตำแหน่งของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศแสดงถึงข้อดีบางประการ แต่สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตการวางแนวที่จำเป็นอย่างเคร่งครัด เทคนิคไม่ควรอยู่ในเงามืด ในเรื่องนี้ ผู้เชี่ยวชาญหลายคนยังสงสัยเกี่ยวกับโปรแกรมดวงจันทร์
และวันนี้วิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือ "พลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศ - พลังงานอวกาศสุริยะ" มันเกี่ยวข้องกับการวางเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ทรงพลังหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในอวกาศ
ตัวเลือกแรกมีจำนวนมากและต้องมีการตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างระมัดระวัง ในทางทฤษฎีจะสามารถทำงานในอวกาศได้ด้วยตนเองไม่เกินหนึ่งปี นี่เป็นเวลาที่สั้นเกินไปสำหรับโปรแกรมอวกาศ
อันที่สองมีประสิทธิภาพที่มั่นคง แต่ในสภาพพื้นที่มันยากที่จะเปลี่ยนแปลงพลังของมัน วันนี้นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันจาก NASA กำลังพัฒนาแบบจำลองที่ปรับปรุงแล้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าว ผู้เชี่ยวชาญในประเทศกำลังทำงานในทิศทางนี้อย่างแข็งขัน
แรงจูงใจทั่วไปในการพัฒนาพลังงานอวกาศ
ทั้งภายในและภายนอก หมวดหมู่แรกรวมถึง:
- ประชากรโลกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ตามการคาดการณ์จำนวนประชากรของโลกภายในสิ้นศตวรรษที่ 21 จะมีมากกว่า 15 พันล้านคน
- การใช้พลังงานยังคงเพิ่มขึ้น
- การใช้วิธีการผลิตพลังงานแบบคลาสสิกกลายเป็นสิ่งที่ไม่เกี่ยวข้อง พวกเขาขึ้นอยู่กับน้ำมันและก๊าซ
- ผลกระทบด้านลบต่อสภาพอากาศและบรรยากาศ
ประเภทที่สองรวมถึง:
- ตกลงบนดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ของอุกกาบาตและดาวหางเป็นช่วงๆ ตามสถิติ สิ่งนี้เกิดขึ้นศตวรรษละครั้ง
- การเปลี่ยนแปลงของขั้วแม่เหล็ก แม้ว่าความถี่ที่นี่จะเกิดขึ้นทุกๆ 2,000 ปี แต่ก็มีภัยคุกคามที่ขั้วเหนือและขั้วใต้จะเปลี่ยนสถานที่ จากนั้นบางครั้งดาวเคราะห์จะสูญเสียสนามแม่เหล็ก สิ่งนี้เต็มไปด้วยความเสียหายจากรังสีอย่างร้ายแรง แต่พลังงานในอวกาศที่มั่นคงสามารถป้องกันภัยพิบัติดังกล่าวได้
