Космические электростанции могут стать реальностью

Сегодняшний глобальный экономический кризис до крайности обострил энергетическую проблему, затронувшую без малого добрую половину человечества.

В таких условиях вопрос об альтернативных источниках энергии просто не мог не занять главенствующего места при рассуждениях о мерах противодействия грядущим энергетическим вызовам.

В свою очередь, ища замену привычным для нас источникам тепла, света и движения, ученые и эксперты в области энергосистем все чаще заглядываются на небо. В целом подобная задача сводится к ответу на два вопроса. Способна ли современная космическая техника помочь преодолеть энергетический кризис? А, если более конкретно, осуществима ли идея концентрирования в космосе неисчерпаемой солнечной энергии и передачи ее на Землю?

На оба эти вопрос в принципе можно дать утвердительный ответ. Средства выведения, которыми сегодня располагает человечество, способны выводить на орбиту Земли значительную массу полезного груза. Что же касается идей, то мысль, как использовать солнечную энергию, концентрируя ее непосредственно в космосе, родилась в умах еще в середине прошлого столетия.

Обобщая, скажем, что космические солнечные электростанции (КСЭ) должны быть размещены в экваториальной плоскости на околоземной круговой орбите высотой примерно 36000 км. Такая орбита позволяет космическим аппаратам "зависать" над определенной точкой земной поверхности, так как и Земля и спутник движутся с одинаковой угловой скоростью.

А детали таковы. Идея заключается в развертывании огромных солнечных батарей для улавливания солнечного излучения с целью фотоэлектрического преобразования его в электричество. Выработанную энергию можно передавать на Землю в виде микроволнового или лазерного излучения, где оно будет преобразовано в электроэнергию для использования в промышленных энергосистемах.

Еще в начале 60-х годов советский космонавт и конструктор предложил проект КСЭ, который, по его расчетам, можно было реализовать за последующие 20-30 лет. Согласно оценкам того времени, чтобы построить одну такую станцию потребуется вывести в космос десятки тысяч тонн полезного груза, который необходимо смонтировать на площади в несколько квадратных километров.

Примерно на такие же параметры вышли и американцы, развернувшие в 1972 г. масштабные исследования по КСЭ. Разработчики из "Грумман Аэроспейс", создавшие лунную кабину космического корабля "Аполлон", предложили идею солнечной станции на основе спутника с фотоэлектрическим преобразователем энергии прямоугольной формы длиной около 25 км и шириной 5,2 км. На такой площади должно быть смонтировано 14 миллиардов солнечных элементов. Полная масса такой космической станции составит 80000-100000 т.

Само собой, и советский, и американский проекты требовали поистине заоблачных затрат, которые были не по силам даже таким мировым гигантам. Не забудем к тому же, что вторая половина прошлого века - сплошное политическое и военно-техническое противостояние двух систем, которое все чаще имело космический характер. В таких условиях при отсутствии действенных международных договоренностей по противоспутниковому оружию, огромные орбитальные конструкции представляют завидную и беззащитную мишень.

Иными словами, к началу нового тысячелетия программе создания космических электростанций не удалось выйти за пределы бумажной работы. Однако в наше время альтернатив скорейшей разработке КСЭ, похоже, не видно.

Наиболее продвинутыми в этой области оказались японцы. В 2007 г. исследователи из Института лазерной технологии в Осаке сумели получить от Солнца до 180 Вт лазерной мощности. А в начале прошлого года ученые из Хаккайдо приступили к наземным испытаниям системы, предназначенной для передачи энергии из космоса в виде микроволн. В Японии не сомневаются, что прототип КСЭ будет готов в ближайшие 20 лет.
Но уже сегодня можно сказать, что длина всей конструкции составит около 10 км при ориентировочной массе в 10000 т. Наземная микроволновая антенна будет иметь длину 2км.

Российские ученые также не остались в стороне от возможности создать орбитальную электростанцию. Соответствующие исследования проводятся в Исследовательском центре им. М.В. Келдыша. Предложена концепция на основе низкоорбитальных спутников с передачей энергии в микроволновом диапазоне. По расчетам специалистов Центра уже к 2020-2030 гг. можно создать 10-30 станций, каждая из которых будет обладать мощностью 15 МВт.

Несмотря на ощутимый прогресс в космических технологиях за последние несколько десятков лет, развертывание даже самой простой электростанции в космосе предусматривает вывод на орбиту десятков тысяч тонн груза, гигантского объема монтажных работ и, конечно, огромных затрат.

Что касается технической стороны дела, то у России есть явное преимущество, как у страны первой освоившей практику развертывания и эксплуатации долговременных космических станций. А еще в 1961 г. Сергей Королев детально проработал идею создания тяжелой орбитальной станции массой более 150 т.

Во всей видимости, основной проблемой на пути создания электростанций в космосе станут неподъемные для одного государства затраты. Во всяком случае, сегодня требующийся для строительства КСЭ объем работ можно профинансировать только в условиях кооперации космических агентств разных континентов.

автор: Андрей Кисляков