Россия может возглавить мировой рынок космического электричества
Он появится, когда на орбите заработает множество солнечных электростанций. Каждая будет представлять собой гигантскую по площади солнечную батарею, передающую энергию на Землю в виде лазерного или СВЧ-луча. Российские специалисты придумали, как максимально удешевить постройку таких станций и их запуск в космос.
Вместо жёстких платформ весом в десятки тысяч тонн, как у японцев или американцев, предложена бескаркасная конструкция из тончайшей плёнки с гибкими солнечными панелями. Её толщина всего 12 микрон. Всё это гигантское полотно перед стартом помещается в сравнительно небольшую капсулу, а в космосе разворачивается в плоскость и удерживает форму за счёт медленного вращения.
В России созданы уникальные технологии развёртывания плёночных конструкций, а также ещё одного необходимого компонента для солнечной космической электростанции - современных волоконных лазеров. Разработкой такой станции сейчас занимается головное научное учреждение Роскосмоса – Центральный НИИ машиностроения (ЦНИИмаш).
"Голос России" побеседовал с его главным научным сотрудником Виталием Мельниковым. В своё время он защитил докторскую диссертацию за эксперимент "Знамя-2". Это 20-метровое солнечное зеркало из тонкой плёнки, выпущенное экипажем орбитальной станции "Мир" в открытый космос. Зеркало вращалось и сохраняло форму за счёт центробежной силы.
- Виталий Михайлович, в какие примерно годы может быть реализован ваш проект солнечной космической электростанции?
- Американцы обещают запустить станцию к 2016 году, японцы – к 2025. Но у японцев произошла катастрофа на АЭС в Фукусиме, и мнение общественности и правительства приведут к тому, что сроки сдвинутся. Наверное, между 2016 и 2035 годами иностранцы сделают такие станции. У нас пока назвать сроки невозможно.
- Откуда известно, что американцы в 2016 году планируют что-то запустить? В планах НАСА ничего подобного нет.
- Это частная компания. Они понимают, что рынок космического электричества даст очень много дивидендов первым его участникам. На Западе секретность, связанная с такими крупными коммерческими проектами, даже больше, чем военная. Такая информация прошла, потом её резко засекретили. Когда будет много космического электричества, к чему это приведёт: обесценится нефть и другие энергоресурсы, в том числе российские. Мы должны понимать, что если мы не будем идти нога в ногу с иностранцами, то можем оказаться в плохой ситуации, равносильной падению нашего автопрома. Придётся отдавать средства за иностранное космическое электричество.
- Предполагается ли данный российский проект включить в Федеральную космическую программу?
- Наш консерватизм приводит к тому, что эти программы пока не рассматриваются. Хотя обсуждаются, даже на уровне Госдумы, где есть комитет по энергетике. Эти вопросы ставятся и перед общественностью, но пока должного интереса к ним нет.
- Но вообще есть перспективы, что его включат в Федеральную космическую программу?
- Я этого сказать не могу.
- Поясните, проект существует в ЦНИИмаше только в виде идеи или это уже поставленная задача?
- В виде идеи. Работают энтузиасты, но не на общественных началах. Они работают в Институте, на должности. Наш Институт научно-исследовательский. Он должен выдавать или то, чего вообще нет в мире, или что-то самое совершенное. Все новшества собираются, обдумываются, даются предложения, докладываются руководству. Дальше программа ждёт своего времени.
- Уточните технический момент: продумано ли, каких размеров будет первоначальный вариант станции?
- Станция должна иметь мощность в гигаватт. Но ей должен предшествовать демонстрационный прототип в 100 киловатт, на котором мы будем учиться и пройдём все технические этапы разработки, а потом сделаем значительно большие конструкции. Демовариант будет представлять собой спутник с солнечной батареей и лазерной установкой, которая передаст энергию на привязной аэростат. С него энергия по кабелю пойдёт уже на Землю. Почему на аэростат? Мы на такой длине волны лазера будем работать, что луч поглотился бы самыми нижними слоями атмосферы и до земли бы не дошёл. Аэростат же примет излучение на высоте 5-6 км.
- На какую орбиту будет запущена станция?
- Самая лучшая орбита, конечно, геостационарная. Станция зависнет над конкретной точкой и передаёт энергию туда, куда надо. Если вы уходите от геостационарной орбиты, то нужен целый комплекс станций, которые, сменяя друг друга, эшелонированно, будут делиться энергией. Но это сложно. Есть две схемы станции. Вы берёте большую площадь солнечных батарей, на каждом квадратном метре устанавливаете маленькие инфракрасные лазеры, дальше их излучение идёт по световодам и собирается в центре станции. Затем система фокусировки наводится на нужную точку на Земле. Вторая концепция заключается в создании волоконных лазеров с солнечной накачкой, но такая разновидность волоконных лазеров пока не существует. В этом случае солнечные батареи и твердотельные лазеры сразу бы отпали, а остались бы только волоконные лазеры, которые одновременно выполняли функцию захвата солнечной энергии. Точная ориентация на Солнце им не нужна.
- Если станция будет представлять собой тонкую плёнку, то как на ней закрепить большое количество световодов, как они будут держаться?
- Световоды, которые есть у нас, это российское достижение. Промышленность России даёт 85 % их мирового производства. Мы обладаем первенством в такой новейшей технологии. Когда говорят о сверхпроводимости, представляют, что медный проводок проводит энергию в тысячу раз лучше. Но почему он должен быть металлическим? По нашему волокну диаметром в 200 микрон – то есть толщиной, как бритва, передаётся 50 киловатт энергии. Разве это не сверхпроводимость! На три порядка больше, чем по меди. И вот такой проводок, как волосок, идёт через всю станцию. Прикрепить его к плёнке нетрудно.
- Самый крупный компонент станции – центральная система фокусировки?
- Да. Действительно, она должна быть надёжная, точная, на большую мощность. Это вопрос проблемный. Но вспомним - ведь когда-то не было и первого спутника, и человека в космосе… Эти вопросы в принципе разрешимы.
- Есть ли экспертиза о влиянии мощного лазерного луча на атмосферу и озоновые слои Земли?
- Вредного воздействия не будет – и мы об этом говорили.
- Кроме ЦНИИмаша, какие-нибудь институты у нас ещё этим занимаются?
- Научно-производственное объединение имени Лавочкина очень активно занимается, Московский институт радиоэлектроники и автоматики (МИРЭА) этот вопрос поднимает.
- Как вы думаете, когда можно организовать запуск в космос пилотного демонстрационного проекта станции площадью в несколько тысяч квадратных метров – ведь это не очень дорого?
- Пилотный вариант можно сделать к 2015-2017 году.
- От кого это зависит – от Роскосмоса?
- Это зависит от воли правительства. Нужны не очень большие деньги. Мы посчитали, что пилотный вариант будет стоить 15 млрд руб. Для сравнения: труба теплоцентрали, из которой идёт дым, тоже стоит 15 млрд. А сделаем мы великолепную разработку на следующую тысячу лет.
Конструкторам солнечных космических электростанций придётся дополнительно решить очень сложные проблемы. Одна из них состоит в том, что станция должна быть постоянно ориентирована на Солнце. Но если она находится на геостационарной орбите и висит над конкретной точкой Земли, плоскость станции по отношению к этой точке будет постоянно поворачиваться в ритме суточного вращения Земли. В какие-то моменты, дважды в сутки, она даже повернётся к Земле ребром. Это потребует создания следящих систем для наводки лазерного луча с поворотом на 360 градусов.
Есть ещё весьма неприятное обстоятельство: в условиях открытого космоса под воздействием галактических частиц солнечные панели довольно быстро "старятся". За год их отдача снижается на 2%, что в 8 раз быстрее, чем на Земле. Значит, без заметной потери мощности панель сможет проработать на орбите только 10-15 лет. Столь низкий срок службы ставит под сомнение экономическую целесообразность космических электростанций до тех пор, пока не будут созданы более стойкие солнечные панели.
Источник: rus.ruvr.ru
