Kosmosa saules enerģija: cik tuvu realitātei?

Mākslinieka koncepcija par kosmosa saules enerģijas pārraidi. Attēls caurJAXA.


Ideja uztvert saules enerģiju kosmosā, kur saule nebeidz spīdēt un izstarot to uz Zemi, var šķist tālredzīga, taču šāda tehnoloģija ir tālāk nekā vairums. 2018. gada sākumā Kalifornijas Tehnoloģiju institūta zinātniekipaziņojaka viņiem ir izdevies izveidot prototipu, kas spēj izmantot un pārraidīt saules enerģiju no kosmosa.

Viņu prototips ir viegla flīze, kas sastāv no trim galvenajām sastāvdaļām. Optiskie atstarotāji koncentrē saules gaismu, fotoelementi pārveido saules gaismu elektrībā, un integrētā shēma pārveido elektrību par radiofrekvences enerģiju, kas tiek pārraidīta caur pievienoto antenu. Daudzas atsevišķas flīzes varētu savērt kopā, lai telpā izveidotu lielus saules blokus. Zemes mikroviļņu uztvērējs uz Zemes tiktu izmantots, lai pārtvertu ienākošo radiofrekvenču enerģiju un pārvērstu to atpakaļ izmantojamā elektroenerģijā.


Prototips kosmosa saules enerģijas savākšanai. Attēls pieklājīgi noCaltech.

Zinātnieki pierādīja, ka viņu prototips darbojas, pakļaujot to laboratorijai kosmosam līdzīgiem apstākļiem un izmantojot to, lai darbinātu gaismas diodi (LED), kas atrodas aptuveni 20 collu (50 centimetru) attālumā no flīzes. Jūs varat apskatīt prototipu darbībā pie zīmes 2:26video šeit esošajā saitē.

Ja vēlaties patiešām izklaidēties, savā rakstā varat piekļūt visai aizraujošai informācijai par šo jauno tehnoloģijušeit.Šis raksts tika publicēts Amerikas Aeronautikas un astronautikas institūta (AIAA) konferencē, kas notika 2018. gada 8. – 12. Janvārī, Kissimmee, Floridā, un tā līdzautori bija 15 dažādi zinātnieki. Vadošais autorsEleftherios Gdoutosir pētnieks Kalifornijas Tehnoloģiju institūtā (Caltech).

Jaunā flīžu dizaina galvenā iezīme ir tā, ka tā ir patiešām viegla - ar 1,5 kilogramiem (3,3 mārciņām) uz kvadrātmetru tā sver nedaudz vairāk nekā liela pica. Vieglas funkcijas ir būtiskas, lai samazinātu palaišanas un celtniecības izmaksas. Turklāt jaunais flīžu dizains, kurā katra iekārta spēj atsevišķi ražot un pārraidīt saules enerģiju, ir izdevīgs, jo tas izslēdz nepieciešamību pēc lielas jaudas sadales sistēmas kosmosā. Šāds dizains arī atvieglo misiju paplašināšanu un remontu, nezaudējot daudz funkcionalitātes. Nākotnē zinātnieki plāno noskaidrot, vai, ieviešot jaunus vieglus materiālus, var panākt turpmāku svara samazinājumu.


Kaltehā turpinās pētījumi par kosmosa saules enerģiju, kur profesori Harijs Atvoters, Ali Hajimiri un Serhio Pellegrino ir saņēmuši finansējumu no korporācijas Northrop Grumman, lai izpētītu šī tīras enerģijas avota potenciālu.

Caltech zinātniekiSergio Pellegrino,Harijs Atvoters, unAli Hajimiri. Attēls caurCaltech.

Profesors Atwater izskaidroja šīs tehnoloģijas pamatojumu padziļinātā intervijā, kas tika publicētaENGenius2015. gadā izraksts no šī raksta ir šāds:

Saules bloki, lai cik efektīvi tie būtu, ģenerē enerģiju tikai tad, kad [saule] tos apgaismo. Tātad, ja saules enerģija būs galvenais tā sauktais “nosūtāmās” bāzes slodzes enerģijas avots, kas aizstāj šodienas ar fosilo kurināmo darbināmās elektroenerģijas ražošanas stacijas, pēc būtības jums vienmēr jābūt pieejamam ražošanas avotam. Tas nav iespējams uz zemes bāzētai saules enerģijai, ja nav kāda papildu elektroenerģijas uzglabāšanas veida, kas ievērojami palielina uz Zemes saražotās saules elektroenerģijas izmaksas. Lieliski kosmosā ir tas, ka [orbītas pastāv tur], kur nav nakts. Un tāpēc mums ir izredzes padarīt nosūtāmu jaudu, jaudu, kas nepārtraukti plūst un ko var uzreiz nosūtīt tur, kur tas ir nepieciešams. Potenciālie ieguvumi ir milzīgi. Apmēram ceturtdaļai cilvēces nav elektrības. Tātad šī ir veicinoša tehnoloģija, kas varētu uzlēkt uz Zemes elektroenerģijas pārvades tīklu un radīt tādu pašu efektu kā mobilo tālruņu sistēmai.


Papildus tehnoloģiskajām zināšanām ir vēl citi šķēršļi, kas jāpārvar, pirms kosmosa saules enerģija kļūst iespējama. Interesanti,labs rakstsgadā publicētsSmitsonsgadā tika novērsti galvenie šķēršļi, kas kavē saules enerģiju kosmosā-izmaksas, drošība, zeme zemes uztvērējiem-tādā veidā, kas liek domāt, ka šie šķēršļi var nebūt tik lieli. Saskaņā ar rakstuSmitsons, viens no lielākajiem šķēršļiem var būt pārslodzes apjoms, kas rodas, pārraidot radiofrekvenču viļņus, jo šīs frekvences ir tādas pašas, kādas mēs izmantojam radio, televizoros un mobilajos tālruņos.

Citas valstis, izņemot ASV, tostarp Ķīna, Eiropa, Indija un Japāna, arī strādā pie šīs tehnoloģijas. Pašlaik ir ierosināti daudzi kosmosa saules enerģijas modeļi.

Kosmosa saules enerģijas jēdziens nav jauns. Faktiski šī tehnoloģija tika pieminēta jau 1941. gadā Īzāka Asimova rakstītajā zinātniskās fantastikas stāstā “Iemesls”. Mūsdienās tehnoloģija šādas zinātniskās fantastikas pārvēršanai realitātē strauji attīstās un prasa papildu uzmanību.

Apakšējā līnija: Caltech zinātnieki ir izstrādājuši vieglu, funkcionālu prototipu, kas varētu būt pamats turpmākai saules enerģijas ieguvei no kosmosa.