Светлое будущее солнечных энергетических спутников.

При нынешней концентрации парниковых газов мощность земной энергетики должна быть не больше 1% потока, поступающего от Солнца -- иначе планета перегреется. До этого предела ещё очень далеко. Но специалисты уже рассматривают перенос энергоёмких систем в космос. И надеются, что к нужному моменту вывод грузов на орбиту подешевеет. 17 октября 2001 в Вашингтоне (Washington), столичный округ Колумбия, опубликованы два новых исследования, рассматривающие осуществимость космических солнечных электростанций. Эти «энергоспутники» будут перехватывать поток энергии от Солнца и перекачивать её на Землю лазерным или микроволновым лучом. На Земле она после преобразования в электричество поступит по обычной энергосети к наземным потребителям. Идею передачи энергии на Землю лучом со спутника впервые обнародовал Питер Глэйзер (Peter Glaser), технолог исследовательской компании Arthur D. Little в Кэмбридже (Cambridge), штат Массачусеттс. В 1970-х и 1980-х проблемы космической солнечной энергии (Space Solar Power -- SSP) рассматривались многократно. NASA, министерство энергетики, другие правительственные, промышленные и частные группы совместно развивали концепцию. Правда, возражений против идеи энерголучевых спутников немало. Вот некоторые из них: Размер, сложность и цена осуществления SSP гасят энтузиазм. Изобилуют проблемы международной юридической, политической и социальной приемлемости. Вызывает опасения риск для здоровья и окружающей среды от лазерных или микроволновых лучей из космоса. Вдобавок в сражении энергетических рыночных сил на Земле любое созвездие SSP может выглядеть слишком дорогим, чтобы его стоило измерять. В 1995 NASA занялось, что называется, исследованием свежим взглядом. Рассматривались осуществимость SSP, технологии, цены, рынки, международные общественные отношения. В целом NASA нашло, что продвижение технологии и общее космическое мастерство Америки возрождают задачу SSP. Правда, NASA отметило, что цена запуска на орбиту остаётся слишком высока -- впрочем, с этой проблемой уже борются. В последние годы интерес к SSP растёт не только в NASA, но также и в конгрессе США, и в отделе управления и бюджета Белого дома. Со своей стороны космическое агентство готовит исследования и технологии, а также планы инвестиций. Этот последовательный подход к SSP совершенствует и другие -- военные и коммерческие -- космические приложения. Специальная исследовательская группа Национального исследовательского совета (National Research Council -- NRC) предприняла новый обзор нынешних усилий NASA в сфере SSP. Её находки отражены в докладе NRC «Построение основы космической солнечной энергетики — оценка стратегии инвестиций NASA». Заседание 9 членов NRC возглавил декан Инженерной школы университета Пёрдью в Вест-Лафайетт (West Lafayette), штат Индиана, Ричард Шварц (Richard Schwartz). Не защищая и не отвергая SSP, группа советников заявила, что «признаёт, что с 1979 года произошли значительные изменения, способные сделать выгодными для США инвестиции в SSP или составляющие её технологии». Исследование рекомендует внимательнее рассмотреть предполагаемые и/или фактические риски для окружающей среды и здоровья, которые может вызвать SSP. Исследовательская группа NRC выделила несколько технологических преимуществ, относящихся к SSP: усовершенствованы эффективность солнечных элементов и производство лёгких панелей из них; на Земле -- особенно в Японии и Канаде -- развиваются испытания беспроводной передачи энергии; робототехника, считающаяся существенной для сборки SSP на орбите, значительно усовершенствована в части манипуляторов, систем машинного зрения, координации движений с наблюдениями, планирования задач и логики; шире используются усовершенствованные композитные материалы, развиты цифровые системы контроля, а и то, и другое полезно в построении SSP. В целом эксперты NRC одобрили подход NASA к SSP. Текущая работа космического агентства направлена на технические области, «имеющие важное коммерческое, гражданское и военное применение в стране», и SSP, безусловно, попадает в эти задачи. Главная рекомендация экспертов NRC: эксперты промышленности, академические учёные и официальные лица из других правительственных агентств (например, министерства энергетики, министерства обороны и Национальной исследовательской организации (National Reconnaissance Organization -- NRO)) должны быть заняты в развитии SSP наряду с NASA. Заседание решило, что требуются значительные прорывы, чтобы достичь конечной цели создания SSP -- конкурентоспособности с земной энергетикой. Группа отметила, что окончательный успех земного применения спутниковых энерголучей критически зависит от «драматического сокращения» цены транспортировки с Земли на геостационарную орбиту. Кроме того, рецензенты SSP просят провести наземные демонстрации беспроводной передачи энергии от точки к точке [т.е. без опасного рассеяния]. NASA должно изучить желательность демонстраций передачи с земли в космос и между объектами в космосе. Также исследовательская группа считает, что международная космическая станция может служить платформой для испытаний относящегося к SSP оборудования для этой цели. В резюме члены совещания NRC отметили, что для любой программы SSP, способной доставить на Землю достаточно много коммерчески конкурентоспособной электроэнергии, требуются прорывные технологии. Впрочем, эксперты добавили: даже если конечная цель -- поставка конкурентоспособной энергии -- не достигнута, «предлагаемые инвестиции в технологию дадут много побочных выгод в краткие сроки, менее чувствительные к ценам космические приложения и некосмические применения технологических усовершенствований». То есть деньги налогоплательщиков будут потрачены не зря, а почти зря. Член исследовательского комитета NRC Хъюбёрт Дэвис (Hubert Davis) считает, что технология SSP может подходить и сегодня. В 1970-е годы он руководил перспективными программами в космическом центре NASA имени президента Джонсона в Хъюстоне, штат Техас, а сейчас -- независимый консультант по аэрокосмическим проблемам. Дэвис сказал на сайте SPACE.com: «Глядя на нынешнюю ситуацию в мире, я полагаю, что больше всего нужна надежда. Энергия из космоса может быть одним из лучших средств, чтобы дать эту надежду». Дэвис сказал, что нужна программа перспективных исследований, развития и демонстрации энергии из космоса. Она должна сопровождаться значительными международными усилиями по использованию наземных солнечных батарей. В областях, где нет энергоснабжения, могут быть созданы сельские «системы жизнеобеспечения» для снабжения питьевой водой, светом, охлаждением, современными средствами связи, информацией, а возможно, и приведения в действие нескольких швейных машин. «Эти взаимодополняющие шаги могут дать нам время, необходимое для осуществления новой надежды... для каждого». За новым взглядом NRC на SSP следует по пятам оценка, выполненная базирующейся в Вашингтоне группой «Ресурсы для будущего» (Resources for the Future -- RFF), изучающей политику в области энергетики и окружающей среды. Она сосредоточена на внепланетных применениях орбитальных «розеток» (или, как многие их называют, «солнечных батарей на астероидах». Идея -- иметь средство питания жадных до электричества спутников, обсерваторий, космических платформ... Это исследование озаглавлено: «Экономическая оценка космической солнечной энергии как источника электричества для развёрнутой в космосе активности». Написали его Молли Маколи (Molly Macauley) из RFF и Джеймс Дэвис (James Davis) из Aerospace Corporation. Они пришли к выводу, что потребителей у будущих станций SSP может быть много. Получать энергию от таких станций могут коммерческие телекоммуникации, дистанционно зондирующие космические корабли, правительственные исследовательские и оборонные спутники, космические производства, система космических путешествий и туризма. Это потенциально большой рынок, способный оплатить такой доступ к энергии. Другой источник привлекательности космических электростанций -- возможность запуска большинства космических аппаратов без довольно тяжёлых солнечных батарей. Менее массивный аппарат дешевле вывести на орбиту. А можно использовать сэкономленную массу для размещения дополнительного оборудования. Маколи, участвовавшая также в исследовательской группе NRC по SSP, сказала на сайте SPACE.com: «Наше исследование доказывает, что мы можем испытать и продемонстрировать использование энергии прямо в космосе скорее, чем на земле». Маколи и Дэвис рассмотрели конструкторов и операторов спутников, подбирая применения для «энергосклада» SSP в космосе. Они сообщают, что перебрасывание энергии через космос для коммерческих геостационарных спутников выглядит очень прибыльным и крупным бизнесом. С другой стороны, при всём многообещающем стремлении потенциальных потребителей принять новые энергетические технологии вроде SSP, лётное испытание идеи космической энергии поможет ускорить её принятие. Маколи и Дэвис отмечают, что для начала поставки энергии с SSP могли бы получить большее одобрение как дополнение к существующим энергосистемам космических аппаратов, нежели как их замена. Маколи говорит, что в будущие годы космический энергорынок может быть действительно велик в долларовом исчислении. Всё ещё нужно определить, где размещать SSP, нужно ли созвездие [стабильно размещённая группировка] спутников SSP. «Учитывая нашу оценку рынка, могут ли конструкторы создать финансово привлекательные SSP? Мы также понимаем, что SSP приведёт к другим технологическим инновациям в энергетике космических аппаратов». Маколи и Дэвис пишут в своём исследовании: «Владение и финансирование SSP могут быть организованы как коммерческое венчурное предприятие, возможно, в партнёрстве с правительством в начальный период, а потом станет коммерческим оптовым кооперативом». Они полагают, что после полного развёртывания SSP частный сектор, похоже, станет гораздо более эффективным оператором электрических розеток в космосе.

Источник: Свердловэнерго