167592 (741259), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Американец Л. Мауро сконструировал и построил самолет, на поверхности крыльев которого расположена батарея из 500 солнечных элементов. Вырабатываемая этой батареей электроэнергия приводит в движение электромотор мощностью в два с половиной киловатта, с помощью которого удалось все-таки совершить, хотя и не очень продолжительный, полет. Англичанин Алан Фридмэн сконструировал велосипед без педалей. Он приводится в движение электричеством, поступающим из аккумуляторов, заряжаемых установленной на руле солнечной батареей. Запасенной в аккумуляторе «солнечной» электроэнергии хватает на то, чтобы проехать около 50 километров со скоростью 25 километров в час. Существуют проекты солнечных воздушных шаров и дирижаблей. Все эти проекты относятся пока к технической экзотике — слишком мала плотность солнечной энергии, слишком велики необходимые площади солнечных батарей, которые могли бы дать достаточное для решения солидных задач количество энергии.
А почему не подняться чуть-чуть ближе к Солнцу? Ведь там, в ближнем космосе, плотность солнечной энергии в 10—15 раз выше! Потом, там не бывает непогоды и облаков. Идею создания орбитальных солнечных электростанций выдвинул еще К.Э.Циолковский. В 1929 году молодой инженер, будущий академик В.П.Глушко, предложил проект гелиоракетоплана, использующего большие количества солнечной энергии. В 1948 году профессор Г.И.Бабат рассмотрел возможность передачи энергии, полученной в космосе, на Землю с помощью пучка сверхвысокочастотного излучения. В 1960 году инженер Н.А.Варваров предложил использовать космическую солнечную электростанцию для электроснабжения Земли.
Грандиозные успехи космонавтики перевели эти идеи из ранга научно-фантастических в рамки конкретных инженерных разработок. На Международном конгрессе астронавтов в 1968 году делегаты многих стран рассматривали уже вполне серьезный проект солнечной космической электростанции, подкрепленный детальными экономическими расчетами. Сразу же появились горячие сторонники этой идеи и не менее непримиримые противники.
Большинство исследователей считают, что будущие космические энергогиганты будут создаваться на базе солнечных батарей. Если использовать существующие их типы, то площадь для получения мощности 5 миллиардов киловатт должна составить 60 квадратных километров, а масса вместе с несущими конструкциями — около 12 тысяч тонн. Если же рассчитывать на солнечные батареи будущего, значительно более легкие и эффективные, площадь батарей может быть сокращена раз в десять, а масса и того больше.
Можно построить на орбите и обычную тепловую электростанцию, в которой турбину будет вращать поток инертного газа, сильно разогретого концентрированными солнечными лучами. Разработан проект такой солнечной космической электростанции, состоящей из 16 блоков по 500 тысяч киловатт каждый. Казалось бы, такие махины, как турбины и генераторы, невыгодно поднимать на орбиту, да кроме того, нужно построить и огромный параболический концентратор солнечной энергии, нагревающей рабочее тело турбины. Но оказалось, что удельная масса такой электростанции (то есть масса, приходящаяся на 1 киловатт произведенной мощности) получается вдвое меньшей, чем для станции с существующими солнечными батареями. Так что тепловая электростанция в космосе — не столь уж нерациональная идея. Правда, ожидать существенного снижения удельной массы тепловой электростанции не приходится, а прогресс в производстве солнечных батарей обещает снижение их удельной массы в сотни раз. Если это произойдет, то преимущество будет, конечно, за батареями.
Передача электроэнергии из космоса на Землю может осуществляться пучком сверхвысокочастотного излучения. Для этого в космосе нужно соорудить передающую антенну, а на Земле — приемную. Кроме того, нужно вывести в космос устройства, преобразующие постоянный ток, рожденный солнечной батареей, в сверхвысокочастотное излучение. Диаметр передающей антенны должен быть около километра, а масса, вместе с преобразовательными устройствами, несколько тысяч тонн. Приемная антенна должна быть значительно больше (ведь энергетический пучок обязательно рассеется атмосферой). Ее площадь должна составить около 300 квадратных километров. Но земные проблемы решаются легче.
Для строительства космической солнечной электростанции потребуется создать целый космический флот из сотен ракет и кораблей многоразового использования. Ведь на орбиту придется вывести тысячи тонн полезного груза. Кроме того, необходима будет и малая космическая эскадра, которой будут пользоваться космонавты—монтажники, ремонтники, энергетики.
Первый опыт, который очень пригодится будущим монтажникам космически» солнечных электростанций, приобрели советские космонавты.
Космическая станция «Салют-7» находилась на орбите уже немало дней, когда стало ясно, что для проведения многочисленных экспериментов, задуманных учеными, мощности корабельной электростанции—солнечных батарей—может не хватить. В конструкции «Салют-7» возможность установки дополнительных батарей была предусмотрена. Оставалось только доставить на орбиту солнечные модули и укрепить их в нужном месте, то есть провести тонкие монтажные операции в открытом космосе. С этой сложнейшей задачей советские космонавты блестяще справились.
Две новые панели солнечных батарей были доставлены на орбиту
на борту спутника «Космос-1443» весной 1983 года. Экипаж «Союза Т-9» — космонавты В. Ляхов и А. Александров — перенес их на борт «Салюта-7». Теперь предстояла работа в открытом космосе.
Дополнительные солнечные батареи были установлены 1 и 3 ноября 1983 года. Четкую и методичную работу космонавтов в невероятно трудных условиях открытого космоса видели миллионы телезрителей. Сложнейшая монтажная операция была проведена великолепно. Новые модули увеличили производство электроэнергии более чем в полтора раза.
Но и этого оказалось недостаточно. Представители следующего экипажа «Салюта-7»—Л. Кизим и В. Соловьев (вместе с ними в космосе находился врач О. Атьков)— 18 мая 1984 года установили на крыльях станции дополнительные солнечные батареи.
Будущим проектировщикам космических электростанций очень важно знать, как необычные условия космоса — почти абсолютный вакуум, невероятный холод космического пространства, жесткая солнечная радиация, бомбардировка микрометеоритами и так далее—влияют на состояние материалов, из которых сделаны солнечные батареи. На многие вопросы получают они ответы, изучив образцы, доставленные на Землю с «Салюта-7». Уже более двух лет работали батареи этого корабля в космосе, когда С. Савицкая — первая в мире женщина, дважды побывавшая в космосе и совершившая выход в открытый космос, — с помощью универсального инструмента отделила, кусочки солнечных панелей. Теперь их изучают ученые разных специальностей, чтобы определить, как долго могут работать в космосе без замены.
Космическая тепловая станция
Технические трудности, которые будет необходимо преодолеть конструкторам космических энергостанций, колоссальны, но принципиально разрешимы. Другое дело — экономика таких сооружений. Кое-какие оценки производят уже сейчас, хотя экономические расчеты космических энергостанций могут быть сделаны лишь весьма приближенно. Сооружение космической электростанции будет выгодным лишь тогда, когда стоимость киловатт-часа выработанной энергии составит примерно такую же величину, как стоимость энергии, выработанной на Земле. По оценкам американских специалистов, для выполнения этого условия стоимость солнечной электростанции в космосе должна быть не более 8 миллиардов долларов. Этой величины можно достичь, если в 10 раз снизить (по сравнению с существующей) стоимость одного киловатта мощности, вырабатываемой солнечными батареями, и во столько же раз — стоимость доставки полезного груза на орбиту. А это — невероятно трудные задачи. Видимо, в ближайшие десятилетия мы вряд ли сможем использовать космическую электроэнергию.
Но в списке резервов человечества этот источник энергии обязательно будет значиться на одном из первых мест.
22
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
