L'humanité a besoin d'une énergie parfaitement propre en termes environnementaux, car les méthodes modernes de production d'énergie polluent gravement l'environnement. Les experts voient un moyen de sortir de l'impasse dans les méthodes innovantes. Ils sont associés à l'utilisation de l'énergie spatiale.
Idées initiales
L'histoire a commencé en 1968. Ensuite, Peter Glazer a démontré l'idée de la technologie massive des satellites. Un capteur solaire leur était monté. Sa taille est de 1 mile carré. L'équipement devait être situé à une altitude de 36 000 km au-dessus de la zone de l'équateur. L'objectif est de collecter et de transformer l'énergie solaire en une bande électromagnétique, un flux de micro-ondes. De cette manière, l'énergie utile devrait être transmise à d'énormes antennes terrestres.
En 1970, le département américain de l'énergie, en collaboration avec la NASA, a étudié le projet Glaser. Il s'agit du Solar Power Satellite (abréviation SPS).
Trois ans plus tard, le scientifique a obtenu un brevet pour la technique proposée. L'idée, si elle était mise en œuvre, apporterait des résultats exceptionnels. Mais il y avaitdifférents calculs ont été effectués, et il s'est avéré que le satellite prévu générerait 5000 MW d'énergie, et la Terre en atteindrait trois fois moins. Nous avons également déterminé les coûts estimés de ce projet - 1 billion de dollars. Cela a forcé le gouvernement à fermer le programme.
90s
À l'avenir, les satellites devaient être situés à une hauteur plus modeste. Pour ce faire, ils ont dû utiliser des orbites terrestres basses. Ce concept a été développé en 1990 par des chercheurs du Centre. MV Keldysh.
Selon leur plan, 10 à 30 stations spéciales devraient être construites dans les années 20 à 30 du 21e siècle. Chacun d'eux comprendra 10 modules énergétiques. Le paramètre total de toutes les stations sera de 1,5 à 4,5 GW. Sur Terre, l'indicateur atteindra des valeurs de 0,75 à 2,25 GW.
Et d'ici 2100, le nombre de stations passera à 800. Le niveau d'énergie reçu sur Terre sera de 960 GW. Mais aujourd'hui, il n'y a même pas d'informations sur le développement d'un projet basé sur ce concept.
Actions de la NASA et du Japon
En 1994, une expérience spéciale a été réalisée. Il était hébergé par l'US Air Force. Ils ont placé des satellites photovoltaïques avancés en orbite terrestre basse. Des fusées ont été utilisées à cette fin.
De 1995 à 1997, la NASA a mené une étude approfondie de l'énergie spatiale. Ses concepts et spécificités technologiques ont été analysés.
En 1998, le Japon est intervenu dans ce domaine. Son agence spatiale a lancé un programme pour construire un système électrique spatial.
En 1999, la NASA a répondu en lançant un programme similaire. En 2000, un représentant de cette organisation, John McKins, s'est exprimé devant le Congrès américain en déclarant que les développements prévus nécessitent d'énormes dépenses et des équipements de haute technologie, ainsi que plus d'une décennie.
En 2001, les Japonais ont annoncé un plan pour intensifier la recherche et lancer un satellite test avec des paramètres de 10 kW et 1 MW.
En 2009, leur agence d'exploration spatiale a annoncé son intention d'envoyer un satellite spécial en orbite. Il enverra de l'énergie solaire sur Terre à l'aide de micro-ondes. Son premier prototype devrait être lancé en 2030.
Toujours en 2009, un accord important a été signé entre deux organisations - Solaren et PG&E. Selon elle, la première entreprise produira de l'énergie dans l'espace. Et le second l'achètera. La puissance de cette énergie sera de 200 MW. C'est suffisant pour en fournir 250 000 immeubles résidentiels. Selon certains rapports, le projet a commencé à être mis en œuvre en 2016.
En 2010, l'entreprise Shimizu a publié des informations sur la construction potentielle d'une station à grande échelle sur la Lune. Des panneaux solaires seront utilisés en grande quantité. Une ceinture sera construite à partir d'eux, qui auront des paramètres de 11 000 et 400 km (longueur et largeur, respectivement).
En 2011, plusieurs grandes entreprises japonaises ont conçu un projet global commun. Il impliquait l'utilisation de 40 satellites avec des batteries solaires montées. Les ondes électromagnétiques deviendront des conducteurs d'énergie vers la Terre. Le miroir les prendraayant un diamètre de 3 km. Elle sera concentrée dans la zone désertique de l'océan. Le projet devait être lancé en 2012. Mais pour des raisons techniques, cela ne s'est pas produit.
Problèmes dans la pratique
Le développement de l'énergie spatiale peut sauver l'humanité des cataclysmes. Cependant, la mise en œuvre pratique des projets présente de nombreuses difficultés.
Comme prévu, la localisation d'un réseau de satellites dans l'espace présente les avantages suivants:
- Exposition constante au soleil, c'est-à-dire action continue.
- Indépendance totale de la météo et de la position de l'axe de la planète.
- Pas de dilemme avec la masse des structures et leur corrosion.
La mise en œuvre des plans est compliquée par les problèmes suivants:
- Paramètres énormes de l'antenne - l'émetteur d'énergie à la surface de la planète. Ainsi, par exemple, pour que l'émission envisagée se produise en utilisant des micro-ondes ayant une fréquence de 2,25 GHz, le diamètre d'une telle antenne serait de 1 km. Et le diamètre de la zone recevant le flux d'énergie sur Terre doit être d'au moins 10 km.
- La perte d'énergie lors du déplacement vers la Terre est d'environ 50 %.
- Dépenses colossales. Pour un pays, ce sont des montants très importants (plusieurs dizaines de milliards de dollars).
Ce sont les avantages et les inconvénients de l'énergie spatiale. Les principales puissances sont engagées dans l'élimination et la minimisation de ses défauts. Par exemple, les développeurs américains tentent de résoudre des dilemmes financiers à l'aide des fusées SpaceXs Falcon 9. Ces appareils réduiront considérablement le coût de mise en œuvre du programme prévu (en particulier, le lancement des satellites SBSP).
Programme lunaire
Selon le concept de David Criswell, il est essentiel d'utiliser la Lune comme base pour placer l'équipement nécessaire.
C'est l'endroit idéal pour résoudre le dilemme. D'ailleurs, où est-il possible de développer l'énergie spatiale, sinon sur la Lune ? C'est un territoire qui n'a pas d'ambiance et de météo. La production d'électricité ici peut continuer en continu avec une efficacité solide.
De plus, de nombreux composants des batteries peuvent être construits à partir de matériaux lunaires, comme le sol. Cela réduit considérablement les coûts par analogie avec d'autres variantes de station.
La situation en Russie
L'industrie de l'énergie spatiale du pays se développe sur la base des principes suivants:
- L'approvisionnement énergétique est un problème social et politique à l'échelle planétaire.
- La sécurité environnementale est le mérite d'une exploration spatiale compétente. Des tarifs d'énergie verte devraient être appliqués. Ici, la signification sociale de son porteur est nécessairement prise en compte.
- Soutien continu aux programmes énergétiques innovants.
- Le pourcentage d'électricité produite par les centrales nucléaires doit être optimisé.
- Identification du rapport optimal d'énergie avec la concentration au sol et dans l'espace.
- Application de l'aviation spatiale à l'éducation et à la transmission d'énergie.
L'énergie spatiale en Russie interagit avec le programme de l'OSBL de l'entreprise unitaire de l'État fédéral. Lavotchkine. L'idée est basée sur l'utilisation de capteurs solaires et d'antennes de rayonnement. Technologies de base - satellites autonomes contrôlés depuis la Terre àassistance par impulsion pilote.
Le spectre micro-ondes avec des ondes courtes, voire millimétriques, est utilisé pour l'antenne. Pour cette raison, des rayons étroits apparaîtront dans l'espace. Cela nécessitera des générateurs et des amplificateurs de paramètres modestes. Ensuite, des antennes beaucoup plus petites seront nécessaires.
Initiative de TsNIIMash
En 2013, cette organisation (qui est également la principale division scientifique de Roscosmos) a proposé de construire des centrales solaires spatiales domestiques. Leur puissance prévue était de l'ordre de 1 à 10 GW. L'énergie doit être transmise à la Terre sans fil. À cette fin, contrairement aux États-Unis et au Japon, les scientifiques russes avaient l'intention d'utiliser un laser.
Politique nucléaire
L'emplacement des batteries solaires dans l'espace implique certains avantages. Mais ici, il est important de respecter strictement l'orientation nécessaire. La technique ne doit pas être dans l'ombre. À cet égard, un certain nombre d'experts sont sceptiques quant au programme lunaire.
Et aujourd'hui, la méthode la plus efficace est considérée comme "l'énergie nucléaire spatiale - l'énergie solaire spatiale". Il s'agit de placer un puissant réacteur nucléaire ou un générateur dans l'espace.
La première option a une masse énorme et nécessite une surveillance et un entretien minutieux. Théoriquement, il ne pourra pas travailler de manière autonome dans l'espace pendant plus d'un an. C'est trop court pour les programmes spatiaux.
Le second a une solide efficacité. Mais dans des conditions spatiales, il est difficile de variersa puissance. Aujourd'hui, des scientifiques américains de la NASA développent un modèle amélioré d'un tel générateur. Des spécialistes nationaux travaillent également activement dans cette direction.
Motivations générales pour le développement de l'énergie spatiale
Ils peuvent être internes et externes. La première catégorie comprend:
- Une forte augmentation de la population mondiale. Selon certaines prévisions, le nombre d'habitants de la Terre d'ici la fin du 21e siècle sera supérieur à 15 milliards de personnes.
- La consommation d'énergie continue d'augmenter.
- L'utilisation des méthodes classiques de production d'énergie devient obsolète. Ils sont basés sur le pétrole et le gaz.
- Impact négatif sur le climat et l'atmosphère.
La deuxième catégorie comprend:
- Chutes périodiques sur la planète de grandes parties de météorites et de comètes. Selon les statistiques, cela se produit une fois par siècle.
- Changements de pôles magnétiques. Bien que la fréquence ici soit d'une fois tous les 2000 ans, il y a une menace que les pôles nord et sud changent de place. Ensuite, pendant un certain temps, la planète perdra son champ magnétique. Cela entraîne de graves dommages causés par les radiations, mais une énergie spatiale bien établie pourrait devenir une défense contre de telles catastrophes.
