چگونه فضا به زمین با منابع انرژی کمک خواهد کرد. انرژی کیهانی: در اینجا نحوه عملکرد آن آمده است. پرتو عظیم انرژی از فضا

ایده وجود انرژی کیهانی جهانی که انسان می تواند از آن استفاده کند و به کمک آن پدیده های فوق محسوس تحقق یابد، ریشه های عمیقی در فرهنگ همه مردم دارد. معروف‌ترین مفهومی که در فلسفه هند می‌یابیم وجود پرانا است که به عنوان انرژی کیهانی درک می‌شود که به پنج شکل مختلف وجود دارد و از فرآیندهای زندگی به عنوان «باد بدن» پشتیبانی می‌کند.

متون مقدس هندوها و بودایی ها همان انرژی اولیه کیهانی را توصیف می کنند که با هجای عرفانی "Om" یا "Aum" مشخص شده است، هر دو هجا باید باعث ایجاد ارتعاشاتی در مغز شوند که چاکراهای مختلف (مراکز عصبی انسان) را به حالتی برساند که به آنها اجازه دهد. برای دریافت انرژی کیهانی (حیاتی).

کتاب مقدس نیروی حیات نامرئی را که اصل کلی الهی را حفظ می کند به عنوان «روح القدس» توصیف می کند. «یا نمی‌دانی که بدن تو معبد روح‌القدس است که در توست و آن را از خدا گرفته‌ای و به تو تعلق ندارد؟» (اول قرن 6.19). در آموزش ژاپنی طب سوزنی، "Ki"، در چینی "Chi" را می یابیم، که انرژی حیاتی را به عنوان یک رودخانه، که منبع آن در نقطه ای بالاتر از ناف قرار دارد و در سراسر بدن پخش می شود، می یابیم. ریه ها از طریق شبکه های به اصطلاح "مریدین" (کانال های عصبی). تمام ماده به عنوان جلوه ای از این انرژی در سطح مادی دیده می شود.

رایش که به عنوان روانکاو از وین در سراسر جهان به شهرت رسید، در اواخر دهه سی گفت که انرژی کیهانی وجود دارد، می تواند توسط بدن انسان جذب شده، انباشته و آزاد شود. او فرآیند دریافت، انباشته شدن و رهاسازی این انرژی را که آن را انرژی ارگون نامید، در فرمول تنش - شارژ - تخلیه - آرامش بیان کرد.

نقش این تپش بیولوژیکی در اقتصاد انرژی کلی یک موجود زنده توسط یکی از نزدیکترین همکاران رایش، اولا راکنس، به شرح زیر توصیف شده است: «تپش، اقتصاد انرژی بدن را تنظیم می کند، همانطور که ضربان قلب، تامین خون را تضمین می کند. متابولیسم انرژی (یک حالت تغییر انرژی است) توسط سیستم اتونوم یا خودمختار کنترل می شود که بر هضم، گردش خون، تنفس، تمایلات جنسی و احساسات تأثیر می گذارد.

یکی از این توابع است نفس- تا حدی توسط اراده و به طور مرکزی - از طریق سیستم عصبی مرکزی کنترل می شود. بنابراین، از طریق سیستم تنفسی می‌توانیم به ضربان آزاد بیولوژیکی بدن نفوذ کنیم. یک پیش نیاز مهم برای سلامتی متابولیسم آزاد بدن است. با تپش بیولوژیکی بدون مانع، که معیار سلامتی است، می توان آن را تشخیص داد." (و در روند تمرین ما قادر خواهیم بود، با کمک تمرینات تنفسی، متابولیسم انرژی خود را به دلخواه کنترل کنیم - و به لطف این به عنوان مثال، ما قادر خواهیم بود به طور مستقل اختلالات و بیماری های روان تنی را درمان کنیم!).

در ابتدا، رایش توانست انرژی ارگون را فقط به صورت تشعشعی که از یک موجود زنده ساطع می‌شود، محلی کند: فقط بعداً متوجه شد که ارگون - مانند "اتر درخشان" که دانشمندان قبلاً کشف کردند - در همه جا ظاهر می شود. بنابراین، یک تبادل آزاد دائمی انرژی وجود دارد. راکنس سه پیش نیاز برای این کار ذکر کرد:

1. بدن انرژی لازم را از مواد مغذی از طریق تنفس و هجوم مستقیم اندام جذب می کند.
2. انرژی می تواند آزادانه در بدن گردش کند و همیشه در جایی است که لازم است.
3. بدن باید بتواند انرژی اضافی را از طریق حرکت کافی دفع کند.

هنگامی که ویلهلم رایش، چند روز قبل از شروع جنگ جهانی دوم، به عنوان استاد فوق‌العاده در نیویورک در مدرسه تحقیقات اجتماعی جدید به دست آورد، بلافاصله محل سکونت خود را به ایالات متحده تغییر داد و محل زندگی خود را در آنجا ایجاد کرد. مرکز تحقیقات در مین: ارگونون.

از همان ابتدا، کار او در آزمایشگاه شخصیت طوفانی به خود گرفت، زیرا رایش مملو از ایده های جدید بود و پویایی کار او همیشه کارمندانش را آلوده می کرد. در طول این سال ها او در زمینه های متنوعی مانند روانشناسی، روانکاوی، جامعه شناسی، فیزیک، زیست شناسی و هواشناسی کار کرد، اما همیشه با یک هدف: کاربرد عملی انرژی ارگون.
در آزمایش‌های متعددی که در طول سال‌ها تا زمان مرگش انجام شد و در آن‌ها توسط کارکنان کوچکی از همکارانش کمک شد، او توانست ثابت کند که ارگون یک انرژی کیهانی است که در سراسر فضا یافت می‌شود. به طور قابل توجهی بر زندگی بیولوژیکی کلی تأثیر می گذارد. رایش:

بدون شک، الکتریسیته در بدن به شکل ذرات و یون‌های کلوئیدی باردار الکتریکی وجود دارد، مانند فیزیولوژی عصبی عضلانی، همه شیمی‌های کلوئیدی از آن استفاده می‌کنند... اما هنوز هم تعدادی از تظاهرات وجود دارد که در هیچ یک از آنها نمی‌توانیم. در پرتو تئوری انرژی الکترومغناطیسی این در درجه اول اثر "مغناطیس" بدن است. بسیاری از پزشکان عملاً از این نیروهای مغناطیسی استفاده می کنند اندام های حسی ما به وضوح به ما می گویند که احساسات (بدون شک بیان انرژی بیولوژیکی ما) اساساً با احساساتی که می توان در طول یک عضله تجربه کرد متفاوت است. شوک الکتریکی حواس ما به طور کامل قادر به مقابله با تاثیر امواج الکترومغناطیسی که جو را پر می کند.

اگر انرژی زندگی ما به شکل الکتریسیته وجود داشت، غیرقابل درک بود، زیرا اندام های ادراک بیانگر این انرژی خواهند بود، چرا ما فقط می توانیم نور را از کل ناحیه موج ببینیم و بقیه غیرقابل دسترس است. ما نه الکترون های دستگاه اشعه ایکس را احساس می کنیم و نه تشعشعات رادیوم را... تا به حال امکان بیان ویتامین های اندازه گیری الکتریکی که بدون شک حاوی انرژی بیولوژیکی هستند وجود نداشته است... اینها همه تضادهای عظیمی است که در چارچوب اشکال شناخته شده انرژی قابل حل نیست..."

رایش در جریان تحقیقات خود پیش شرط های ثمربخشی برای درک رابطه ارگون با سایر اشکال انرژی مانند نور و الکتریسیته ایجاد کرد. در همان زمان، او از این واقعیت است که همه اشکال انرژی و همه مواد از ارگون سرچشمه می گیرند.

رایش: «انرژی ارگون جرمی ندارد و قبل از ماده و سایر اشکال انرژی وجود داشته است... وقتی جریان‌های ارگونی با یکدیگر متراکم و ذوب می‌شوند، می‌توانند تولید کنند: ماده در جایی که قبلاً وجود نداشته است. ماده موجود می تواند تحت تأثیر انرژی ارگون به طور خود به خود به شکل های زنده ای سازماندهی شود که قبلاً در آن زندگی وجود نداشته است ... در غلظت طبیعی، ارگون قادر به سازماندهی سیستم ها است ... این منظومه ها می توانند سیارات، خورشیدها و حتی کل کهکشان ها باشند. ..."

فیزیک ذرات بنیادی (ذرات بنیادی ساده‌ترین اجرام فیزیکی هسته‌ای هستند که تاکنون شناخته شده‌اند، که اتم‌ها از آن‌ها تشکیل شده‌اند) در زمان ما واقعاً یک شکل از انرژی را می‌شناسد که بسیاری از ویژگی‌های داده شده برای انرژی حیاتی توسط رایش را برآورده می‌کند - انرژی نوترینو!

وقتی در مورد فضا صحبت می کنیم، بسیار آسان است که از خود دور شویم و بیش از حد به قلمرو علمی تخیلی برویم. با این حال، اگر امروز بودجه کمی برای انرژی فضایی تخصیص داده شود، می توان تأثیر برخی از نوآوری ها را در آینده نزدیک به دست آورد.

بسیاری از مردم ممکن است متوجه نباشند، اما تحقیقات در مورد انرژی پاک فضا هنوز در حال انجام است، اگرچه نه در حجمی که قطعاً شایسته آنهاست. پس از چندین دهه، سرمایه گذاری های چند میلیارد دلاری و چند پیشرفت فناوری، ما به ذخایر تقریبا نامحدود انرژی از خورشید و احتمالاً کیهان دسترسی خواهیم داشت.

این ممکن است به نظر شما دور از ذهن باشد، اما حتی فانتزی های معمولی در مورد این موضوع می تواند بسیار سرگرم کننده باشد. ما هفت حقیقت در مورد انرژی فضایی را به شما ارائه می کنیم.

واقعیت یک

ناسا چندین دهه است که اهمیت بهره برداری مستقیم از انرژی خورشیدی از فضا را تکرار کرده است. به طور دقیق، از سال 1970، 10 سال پس از فرود آپولو 11 روی ماه، ناسا اعلام کرد که قصد دارد یک نیروگاه خورشیدی عظیم بر روی ماهواره زمین بسازد. ایستگاه قمری قرار بود پس از اتمام منابع فسیلی، انرژی کافی برای زمین فراهم کند. این ایده محقق نشده باقی ماند، اما کارشناسان اطمینان دارند که این طرح با نهایت دقت توسعه یافته و پس از کمی اصلاح می تواند به زندگی خود ادامه دهد.

واقعیت دو

با افزایش گرمای عبوری از سلول های خورشیدی، بازده سلول خورشیدی به شدت کاهش می یابد. در فضا، با دمای پایینش، معلوم است که مشکل گرمای بیش از حد نیز وجود دارد. با این حال، دانشمندان استنفورد فناوری جدیدی را برای ساخت باتری به کار گرفته اند. آنها یک لایه نازک از دی اکسید سیلیکون را روی سطح سلول های خورشیدی قرار دادند که در حین انتقال بقیه طیف نور خورشید، تابش مادون قرمز را منعکس می کند. به گفته سازندگان، این فناوری باعث شد تا باتری تا دمای 23 درجه سانتیگراد خنک شود و کارایی فتوسل ها به میزان قابل توجهی افزایش یابد.

واقعیت سه.

محققان به کار بر روی سلول های خورشیدی برای استفاده در پروازهای بین سیاره ای آینده ادامه می دهند. در دانشگاه آرکانزاس، دانشمندان در حال کار برای توسعه نسل بعدی فناوری فتوولتائیک برای فضا هستند. یک پروژه مرتبط ناسا اخیراً به عنوان یک برنامه علمی دانشگاه پذیرفته شد. به گفته این سازمان، فناوری‌های جدید باید عملکرد سلول‌های خورشیدی را بهبود بخشند و به ناسا کمک می‌کنند در 15 سال تحقیق به موفقیت دست یابد و بازده سلول‌های خورشیدی را به 45 درصد انرژی جذب‌شده برساند. علاوه بر این، پیشرفت‌های دانشگاه برای کاهش هزینه‌های تولید و مقاوم‌تر کردن پنل‌های خورشیدی در برابر تشعشع طراحی شده‌اند.

واقعیت چهار.

وزارت انرژی ایالات متحده به طور فعال در حال توسعه یک پروژه اینترنتی جداگانه است که به ایده به دست آوردن انرژی خورشیدی از فضا اختصاص دارد. مفهوم اصلی این سایت قرار دادن پنل های خورشیدی در فضا است که به آنها اجازه می دهد به چرخه روز و شب و همچنین به شرایط آب و هوایی و ابری روی زمین وابسته نباشند.

واقعیت پنجم

دانشمندان اصول کلی برای عملکرد یک نیروگاه خورشیدی فضایی ایجاد کرده اند و فرضیه های کاری را برای انتقال الکتریسیته حاصله به زمین فرموله کرده اند. سال گذشته، آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده اعلام کرد که دکتر پل جاف، مهندس فضانورد، مدلی برای جذب و انتقال انرژی خورشیدی ساخته است. ایده این است که ماهواره ای که در مدار قرار می گیرد می تواند برق بسیار ارزان تری را به زمین منتقل کند. Jaffe درباره نحوه عملکرد ماژول ساندویچ خورشیدی توضیح داد: انرژی خورشیدی در مدار به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. سپس انرژی الکتریکی حاصل به یک پالس فرکانس رادیویی تبدیل می شود و به گیرنده ای روی زمین ارسال می شود. این به نوبه خود، پالس رادیویی را به الکتریسیته تبدیل می کند و انرژی خورشیدی را در شبکه آزاد می کند.

واقعیت ششم

چین قصد دارد یک نیروگاه خورشیدی فعال در فضا بسازد. در اوایل سال جاری، دانشمندان چینی اعلام کردند که ساخت چنین ایستگاهی را در مدار مرتفع زمین آغاز کرده اند و قصد دارند تا سال 2030 آزمایش تمام سیستم ها را تکمیل کنند. کمونیست های چینی قصد دارند عملیات تجاری نیروگاه خورشیدی را در سال 2050 آغاز کنند. آنها اظهار داشتند که فناوری انتقال انرژی از فضا به سطح زمین را دارند.

واقعیت هفتم

ژاپن با موفقیت سیستمی را آزمایش کرد که می تواند انرژی خورشیدی را از فضا به زمین منتقل کند. صنایع سنگین میتسوبیشی سیستمی را برای پخش انرژی خورشیدی از سیستم های فضایی آزمایش کرد و نشان داد که 10 کیلووات با استفاده از امواج مایکروویو به گیرنده ای واقع در کوهستان ارسال می کند. اگرچه این شرکت تصمیم گرفت اعلام نکند که چه درصدی از انرژی ارسالی دریافت و به برق تبدیل شده است، اما انتقال انرژی از فضا ثبت شد.

1968 : پیتر گلاسر ایده سیستم های ماهواره ای خورشیدی بزرگ با جمع کننده خورشیدی به اندازه یک مایل مربع در ارتفاع مدار زمین ثابت (GEO 36000 کیلومتری بالای خط استوا) را برای جمع آوری و تبدیل انرژی خورشید به یک پرتو الکترومغناطیسی مایکروویو ارائه کرد. برای انتقال انرژی مفید به آنتن های بزرگ روی زمین.

1990 :مرکز تحقیقاتی M.V مفهومی برای تامین انرژی زمین از فضا با استفاده از مدارهای پایین زمین ایجاد کرده است. در حال حاضر در سال‌های 2020-2030، امکان ایجاد 10 تا 30 نیروگاه فضایی وجود دارد که هر یک از ده ماژول قدرت فضایی تشکیل می‌شود. مجموع توان برنامه ریزی شده ایستگاه ها 1.5-4.5 گیگاوات خواهد بود و توان کل مصرف کننده روی زمین 0.75-2.25 گیگاوات خواهد بود. علاوه بر این، برنامه ریزی شده بود که تعداد ایستگاه ها تا سال 2050-2100 به 800 واحد و قدرت نهایی مصرف کننده به 960 گیگاوات افزایش یابد. با این حال، امروزه حتی در مورد ایجاد یک پروژه کاری بر اساس این مفهوم ناشناخته است [ ] ;

2009 : آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن اعلام کرده است که قصد دارد یک ماهواره انرژی خورشیدی را به مدار پرتاب کند که با استفاده از امواج مایکروویو انرژی را به زمین منتقل می کند. آنها امیدوارند تا سال 2030 اولین نمونه از یک ماهواره در مدار را به فضا پرتاب کنند.

2009 : سولارن، واقع در کالیفرنیا (ایالات متحده آمریکا)، قراردادی را با PG&E امضا کرده است که دومی انرژی تولیدی سولارن در فضا را خریداری خواهد کرد. ظرفیت 200 مگاوات خواهد بود. بر اساس این طرح، 250 هزار خانه از این انرژی تامین می شود. این پروژه قرار است در سال 2016 اجرا شود.

2011 : پروژه ای توسط چندین شرکت ژاپنی اعلام شده است که بر اساس 40 ماهواره با پنل های خورشیدی متصل است. گل سرسبد این پروژه باید شرکت میتسوبیشی باشد. انتقال به زمین با استفاده از امواج الکترومغناطیسی انجام می شود. از سال 2011، برنامه ریزی شده است که این پروژه در سال 2012 آغاز شود

2013 : موسسه علمی اصلی Roscosmos، TsNIIMash، ابتکار عمل برای ایجاد نیروگاه های خورشیدی فضایی روسیه (KSPPs) با ظرفیت 1-10 گیگاوات با انتقال بی سیم برق به مصرف کنندگان زمینی را بر عهده گرفته است. TsNIIMash اشاره می کند که توسعه دهندگان آمریکایی و ژاپنی مسیر استفاده از تشعشعات مایکروویو را در پیش گرفته اند که امروزه به نظر می رسد به طور قابل توجهی کمتر از تابش لیزر موثر است.

ماهواره تولید برق

تاریخچه ایده

این ایده در ابتدا در دهه 1970 ظاهر شد. ظهور چنین پروژه ای با بحران انرژی همراه بود. در این راستا، دولت آمریکا 20 میلیون دلار به آژانس فضایی ناسا و بوئینگ برای محاسبه امکان سنجی پروژه غول پیکر ماهواره ای SPS (Solar Power Satellite) اختصاص داد.

پس از تمام محاسبات، مشخص شد که چنین ماهواره ای 5000 مگاوات انرژی تولید می کند که 2000 مگاوات پس از ارسال به زمین باقی می ماند. برای درک اینکه آیا این مقدار زیاد است یا نه، ارزش مقایسه این نیرو با نیروگاه برق آبی کراسنویارسک را دارد که ظرفیت آن 6000 مگاوات است. اما هزینه تقریبی چنین پروژه ای یک تریلیون دلار است که دلیل تعطیلی این برنامه بود.

نمودار فناوری

این سیستم وجود یک دستگاه امیتر واقع در مدار زمین ثابت را فرض می کند. قرار است انرژی خورشیدی را به شکلی مناسب برای انتقال (مایکروویو، تابش لیزر) تبدیل کند و آن را به صورت "متمرکز" به سطح منتقل کند. در این مورد، باید یک "گیرنده" روی سطح وجود داشته باشد که این انرژی را درک کند.

یک ماهواره برداشت انرژی خورشیدی اساساً از سه بخش تشکیل شده است:

• ابزارهای برداشت انرژی خورشیدی در فضای بیرونی، مانند از طریق صفحات خورشیدی یا موتور حرارتی استرلینگ؛
• وسیله ای برای انتقال انرژی به زمین، به عنوان مثال، از طریق مایکروویو یا لیزر.
• وسیله ای برای تولید انرژی روی زمین، مانند رکتن ها.

فضاپیما در GEO خواهد بود و نیازی به حمایت از خود در برابر گرانش نخواهد داشت. همچنین نیازی به محافظت در برابر باد زمین یا آب و هوا ندارد، اما با خطرات فضایی مانند ریزشهاب‌سنگ‌ها و طوفان‌های خورشیدی مقابله می‌کند.

ارتباط امروز

از آنجایی که طی 40 سال پس از ظهور این ایده، قیمت پنل‌های خورشیدی بسیار کاهش یافته و بهره‌وری آن افزایش یافته است و تحویل محموله‌ها به مدار ارزان‌تر شده است، در سال 2007 انجمن ملی فضایی ایالات متحده گزارشی ارائه کرد که در آن صحبت می‌کند. در مورد چشم انداز توسعه انرژی فضایی امروز.

مزایای سیستم

• راندمان بالا به دلیل عدم وجود جو، تولید انرژی به آب و هوا و زمان سال بستگی ندارد.
• تقریباً یک وقفه کامل وجود ندارد، زیرا سیستم حلقه ای از ماهواره هایی که زمین را احاطه کرده اند حداقل یکی از آنها توسط خورشید در هر زمان مشخص می شود.

کمربند قمری

پروژه انرژی فضایی توسط شیمیزو در سال 2010 ارائه شد. طبق ایده مهندسان ژاپنی، این باید یک کمربند از صفحات خورشیدی باشد که در امتداد کل استوای ماه (11 هزار کیلومتر) و عرض 400 کیلومتر کشیده شده است.

پنل های خورشیدی

از آنجایی که تولید و انتقال چنین تعداد سلول خورشیدی از زمین امکان پذیر نیست، به گفته دانشمندان، سلول های خورشیدی باید مستقیماً در ماه تولید شوند. برای این کار می توانید از خاک قمری استفاده کنید که می توانید از آن پنل های خورشیدی بسازید.

انتقال انرژی

انرژی حاصل از این کمربند توسط امواج رادیویی با استفاده از آنتن های عظیم 20 کیلومتری منتقل می شود و توسط رکتن ها در اینجا روی زمین دریافت می شود. روش دوم انتقال قابل استفاده، انتقال پرتو نور با استفاده از لیزر و دریافت توسط یک نورگیر بر روی زمین است.

مزایای سیستم

از آنجایی که هیچ جو یا پدیده آب و هوایی در ماه وجود ندارد، می توان انرژی تقریباً در تمام ساعات شبانه روز و با ضریب کارایی بالا تولید کرد.

دیوید کریسول پیشنهاد کرده است که ماه مکان مناسبی برای نیروگاه های خورشیدی است. مزیت اصلی قرار دادن کلکتورهای انرژی خورشیدی بر روی ماه این است که بیشتر صفحات خورشیدی را می توان از مواد محلی به جای منابع زمینی ساخت، که به طور قابل توجهی جرم و در نتیجه هزینه را در مقایسه با سایر گزینه های نیروگاه خورشیدی فضایی کاهش می دهد.

فناوری های مورد استفاده در انرژی فضایی

انتقال بی سیم انرژی به زمین

انتقال برق بی سیم در اوایل به عنوان وسیله ای برای انتقال نیرو از یک ایستگاه فضایی یا قمری به زمین پیشنهاد شد. انرژی را می توان با استفاده از تابش لیزر یا امواج مایکروویو در فرکانس های مختلف بسته به طراحی سیستم منتقل کرد. برای جلوگیری از اختلالات احتمالی در اکولوژی یا سیستم بیولوژیکی منطقه تولید کننده انرژی، چه انتخاب هایی برای اطمینان از اینکه انتقال تشعشع غیریونیزه است، انجام شد؟ حد بالایی برای فرکانس تابش به گونه ای تنظیم شده است که انرژی هر فوتون باعث یونیزه شدن موجودات در هنگام عبور از آنها نشود. یونیزاسیون مواد بیولوژیکی فقط با تابش فرابنفش آغاز می شود و در نتیجه در فرکانس های بالاتر اتفاق می افتد، بنابراین تعداد زیادی فرکانس رادیویی برای انتقال انرژی در دسترس خواهد بود.

لیزرها

تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی

در انرژی فضایی (در ایستگاه های موجود و در توسعه نیروگاه های فضایی)، تنها راه برای به دست آوردن انرژی کارآمد، استفاده از سلول های فتوولتائیک است. فتوسل وسیله ای الکترونیکی است که انرژی فوتون را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. اولین فتوسل مبتنی بر اثر فوتوالکتریک خارجی توسط الکساندر استولتوف در پایان قرن نوزدهم ایجاد شد. از نقطه نظر انرژی، کارآمدترین دستگاه ها برای تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی مبدل های فتوولتائیک نیمه هادی (PVC) هستند، زیرا این یک انتقال انرژی مستقیم و تک مرحله ای است. راندمان سلول های خورشیدی تجاری تولید شده به طور متوسط ​​16 درصد است که بهترین نمونه ها تا 25 درصد است. در شرایط آزمایشگاهی، راندمان 43 درصد قبلاً به دست آمده است.

دریافت انرژی از امواج مایکروویو ساطع شده از ماهواره

همچنین مهم است که راه های به دست آوردن انرژی را برجسته کنید. یکی از آنها دریافت انرژی با استفاده از رکتنا است. Rectenna (آنتن اصلاح کننده) دستگاهی است که یک آنتن غیر خطی است که برای تبدیل انرژی میدانی موجی که بر روی آن تابیده شده است به انرژی جریان مستقیم طراحی شده است. ساده ترین گزینه طراحی می تواند یک ویبراتور نیمه موج باشد که بین بازوهای آن دستگاهی با رسانایی یک طرفه (به عنوان مثال دیود) نصب شده است. در این گزینه طراحی، آنتن با یک آشکارساز ترکیب می شود که در خروجی آن، در حضور موج فرودی، یک emf ظاهر می شود. برای افزایش بهره، چنین دستگاه هایی را می توان در آرایه های چند عنصری ترکیب کرد.

مزایا و معایب

انرژی خورشیدی کیهانی انرژی است که در خارج از جو زمین به دست می آید. در صورت عدم وجود آلودگی گازی در اتمسفر یا ابرها، تقریباً 35 درصد انرژی وارد شده به جو روی زمین می افتد. علاوه بر این، با انتخاب مسیر مداری مناسب، در حدود 96 درصد مواقع می توان انرژی به دست آورد. بنابراین، پانل های فتوولتائیک در مدار زمین ثابت زمین (در ارتفاع 36000 کیلومتری) به طور متوسط ​​هشت برابر بیشتر از پانل های روی سطح زمین و حتی بیشتر از زمانی که فضاپیما به خورشید نزدیکتر از زمین باشد، نور دریافت خواهند کرد. مزیت اضافه این واقعیت است که در فضا به دلیل نبود جو، مشکلی از نظر وزن یا خوردگی فلزات وجود ندارد.

از سوی دیگر، عیب اصلی انرژی فضایی تا به امروز، هزینه بالای آن است. وجوهی که برای پرتاب یک سیستم با جرم کلی 3 میلیون تن در مدار صرف می شود فقط در عرض 20 سال جواب می دهد و این در صورتی است که هزینه خاص تحویل محموله از زمین به مدار کار 100 دلار / کیلوگرم را در نظر بگیریم. . هزینه فعلی ارسال محموله در مدار بسیار بالاتر است.

دومین مشکل ایجاد یک IPS تلفات انرژی زیاد در حین انتقال است. هنگام انتقال انرژی به سطح زمین حداقل 40 تا 50 درصد از بین می رود.

مشکلات فنی اصلی

طبق یک مطالعه آمریکایی در سال 2008، پنج چالش تکنولوژیکی عمده وجود دارد که علم باید بر آنها غلبه کند تا انرژی فضایی به راحتی در دسترس قرار گیرد:

• قطعات فتوولتائیک و الکترونیکی باید در دماهای بالا با راندمان بالا کار کنند.

• انتقال انرژی بی سیم باید دقیق و مطمئن باشد.

• تولید نیروگاه های فضایی باید ارزان باشد.

• هزینه کم وسایل نقلیه پرتاب فضایی

• حفظ موقعیت ثابت ایستگاه در بالای گیرنده انرژی: فشار نور خورشید ایستگاه را از موقعیت مورد نظر دور می کند و فشار تابش الکترومغناطیسی که به سمت زمین هدایت می شود ایستگاه را از زمین دور می کند.

راه های دیگر استفاده از انرژی کیهانی

استفاده از برق در پروازهای فضایی

ماهواره های اکو علاوه بر تابش انرژی به زمین، می توانند نیروگاه های بین سیاره ای و تلسکوپ های فضایی را نیز تامین کنند. این همچنین می تواند جایگزین ایمن برای راکتورهای هسته ای در کشتی هایی باشد که به سیاره سرخ پرواز می کند. یکی دیگر از بخش هایی که می تواند از ECO بهره مند شود، گردشگری فضایی است.

یادداشت

1. گلیزر، پیتر ای. (25 دسامبر 1973). "روش و دستگاه تبدیل تابش خورشید به برق". پتنت ایالات متحده 3781647.

بیست سال بعد

مزایای فنی

روسیه یک مزیت تکنولوژیکی دیگر نیز دارد

ما منتظر نظرات شما هستیم.

در اوایل دهه 90، روسیه مفهوم اکتشاف فضای خورشیدی را توسعه داد. پیش بینی کرد که در سال 2020-2030. 10 تا 30 ایستگاه خورشیدی در مدار پایین زمین ساخته خواهد شد که مجموع توان دریافتی آن تا 2.5 گیگاوات خواهد بود. تا 2050-2100 قرار بود تعداد نیروگاه ها به 800 نیرو افزایش یابد که ظرفیت کل آن برابر با هزار نیروگاه برق آبی دنیپر (960 گیگاوات) است. اما بحران اقتصادی جهانی همه این برنامه ها را خراب کرد.

بیست سال بعد

بیش از بیست سال، وضعیت انرژی خورشیدی به طور چشمگیری تغییر کرده است. باتری های خورشیدی به طور قابل توجهی ارزان تر شده اند، در حالی که کارایی و کارایی آنها افزایش یافته است. در مقابل این پس زمینه، علاقه به ایستگاه های فضایی خورشیدی دوباره ظهور کرده است. به گفته کارشناسان، اکنون بازار برق فضایی در حال شکل گیری است. چند دلیل برای این وجود دارد:

سازگار با محیط زیست (بدون انتشار مضر)،

هزینه کم برق (البته با هزینه های اولیه هنگفت)

استقلال از منابع طبیعی محدود

و روسیه شانس بی نظیری برای تبدیل شدن به یک رهبر در این زمینه دارد.

مزایای فنی

در سال 1993، تمام اروپا از یک "پرتو خورشید" عظیم (به اندازه ماه) شگفت زده شد که به سرعت در سراسر قاره در حال حرکت بود. اجرای درخشان پروژه بی نظیر زنامیا بود. یک کپسول به فضا تحویل داده شد که در آن "بوم" یک بازتابنده خورشیدی بسته بندی شده بود. در مدار، بازتابنده تا تمام عرض غول پیکر خود باز شد، در حالی که مساحت 300 متر مربع 2 میلی متر ضخامت و تنها 4 کیلوگرم وزن داشت.

هیچ کس دیگری در جهان موفق به تکرار این موضوع نشده است. امروزه فقط روسیه صاحب این فناوری و حق ثبت اختراع آن است.

دیگر توسعه دهندگان "فضایی"، ژاپنی ها و آمریکایی ها، ترجیح می دهند "زمینی" کار کنند - مونتاژ سازه های سفت و سخت صدها و هزاران متر مربع.

روسیه یک مزیت تکنولوژیکی دیگر نیز دارد

انرژی از فضا می تواند به دو طریق منتقل شود: امواج رادیویی مایکروویو و لیزر. قطر پرتو مایکروویو در سطح زمین 20 کیلومتر و قطر لیزر 40 متر است که استفاده از لیزر بسیار مؤثرتر است.

امروزه کشور ما با تولید 70 درصد از کل حجم لیزر، پیشتاز جهان در تولید لیزر است.

برخورداری از فناوری پیشرفته لیزر و فناوری منحصر به فرد برای استقرار پانل های خورشیدی بدون فریم به روسیه این فرصت را می دهد که نه تنها در توسعه انرژی فضایی خورشیدی و انتقال به زمین اولین کشور باشد، بلکه با کمترین هزینه مواد این کار را انجام دهد.

ممنون که تا آخر خواندید.

ما منتظر نظرات شما هستیم.

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

ارسال شده در http://www.allbest.ru

معرفی

انرژی فضایی نوعی انرژی جایگزین است که شامل استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید الکتریسیته با یک نیروگاه در مدار زمین یا روی ماه است.

از دهه 70 قرن گذشته، مردم به دریافت انرژی مستقیم از فضا فکر می کردند. این ایده اولین بار توسط ایزاک آسیموف در داستان علمی تخیلی خود "منطق" توصیف شد. و اولین حق ثبت اختراع که فناوری انتقال الکتریسیته با استفاده از امواج مایکروویو در فاصله قابل توجهی را توصیف می کرد، توسط پیتر گلیزر در سال 1973 دریافت شد. اگرچه ناسا در آن زمان توسعه این ایده را انجام نداد، اما آن را بسیار پرهزینه و خطرناک می دانست. هیچ کس نمی تواند تضمین کند که امواج به طور دقیق از یک آنتن به آنتن دیگر سقوط می کنند.

1. ماهواره تولید برق

توسعه مفهوم

مفهوم ماهواره خورشیدی توسط تیمی از مهندسان شرکت کالیفرنیایی Artemis Innovation Management Solutions به رهبری جان منکینز توسعه داده شد. به گفته توسعه دهندگان، این پروژه مزایای مهمی نسبت به فناوری های پیشنهادی قبلی دارد. رویکرد نوآورانه برای ساخت یک دستگاه فضایی، نیاز به مدیریت پیچیده نیرو و سیستم توزیع برق را از بین می برد.

نیروگاه خورشیدی ماهواره ای از عناصر مجزا با وزن 49.5 تا 198 کیلوگرم در فضا مونتاژ خواهد شد که هر کدام به صورت جداگانه روی زمین ساخته شده و در مدار قرار خواهند گرفت. در اصل، این مجموعه عظیمی از آینه های لایه نازک متحرک است که در سطح منحنی خارجی ماهواره قرار دارد. این آینه‌ها نور خورشید را به سلول‌های فتوولتائیک واقع در پشت آرایه هدایت می‌کنند که برق تولید می‌کنند. طرف ماهواره رو به زمین یک آرایه مدولار دایره ای است که در پانل های انتقال نیروی مایکروویو پوشانده شده است. این پانل ها پرتوهایی از انرژی فرکانس رادیویی با شدت کم تولید می کنند که به زمین منتقل می شود.

پس از تمام محاسبات، مشخص شد که چنین ماهواره ای 5000 مگاوات انرژی تولید می کند که 2000 مگاوات پس از ارسال به زمین باقی می ماند. برای درک اینکه آیا این مقدار زیاد است یا نه، ارزش مقایسه این نیرو با ایستگاه برق آبی کراسنویارسک را دارد که ظرفیت آن 6000 مگاوات است.

نمودار فناوری.

این سیستم وجود یک دستگاه قطره چکان واقع در مدار زمین ثابت را فرض می کند. قرار است انرژی خورشیدی را به شکلی مناسب برای انتقال (مایکروویو، تابش لیزر) تبدیل کند و آن را به صورت "متمرکز" به سطح منتقل کند. در این مورد، باید یک "گیرنده" روی سطح وجود داشته باشد که این انرژی را درک کند.

یک ماهواره برداشت انرژی خورشیدی اساساً از سه بخش تشکیل شده است:

ابزار جمع آوری انرژی خورشیدی در فضای بیرونی، به عنوان مثال، از طریق صفحات خورشیدی یا موتور حرارتی استرلینگ.

· وسایل انتقال انرژی به زمین، به عنوان مثال، از طریق مایکروویو یا لیزر.

وسیله ای برای به دست آوردن انرژی در زمین، به عنوان مثال، از طریق رکتنا.

فضاپیما در GEO خواهد بود و نیازی به حمایت از خود در برابر گرانش نخواهد داشت. همچنین نیازی به محافظت در برابر باد زمین یا آب و هوا ندارد، اما با خطرات فضایی مانند ریزشهاب‌سنگ‌ها و طوفان‌های خورشیدی مقابله می‌کند.

ارتباط امروز.

از آنجایی که طی 40 سال پس از ظهور این ایده، قیمت پنل‌های خورشیدی بسیار کاهش یافته و بهره‌وری آن افزایش یافته است و تحویل محموله‌ها به مدار ارزان‌تر شده است، در سال 2007 انجمن ملی فضایی ایالات متحده گزارشی ارائه کرد که در آن صحبت می‌کند. در مورد چشم انداز توسعه انرژی فضایی در روزهای ما.

مزیت سیستم

· راندمان بالا به دلیل نبود جو، تولید انرژی به آب و هوا و زمان سال بستگی ندارد.

· عدم وجود تقریباً کامل وقفه، زیرا سیستم حلقه ای از ماهواره هایی که زمین را احاطه کرده اند حداقل یکی از آنها توسط خورشید در هر زمان مشخص می شود.

2. کمربند ماه

پروژه انرژی فضایی که توسط شیمیزو در سال 2010 معرفی شد. طبق ایده مهندسان ژاپنی، این باید یک کمربند از صفحات خورشیدی باشد که در سراسر استوای ماه (11 هزار کیلومتر) و عرض 400 کیلومتر کشیده شده است.

پنل های خورشیدی.

از آنجایی که تولید و انتقال چنین تعداد سلول خورشیدی از زمین امکان پذیر نیست، به گفته دانشمندان، سلول های خورشیدی باید مستقیماً در ماه تولید شوند. برای این کار می توانید از خاک قمری استفاده کنید که از آن می توانید پنل های خورشیدی بسازید.

انتقال انرژی.

انرژی حاصل از این کمربند توسط امواج رادیویی با استفاده از آنتن های عظیم 20 کیلومتری منتقل می شود و توسط رکتن ها در اینجا روی زمین دریافت می شود. دومین روش انتقالی که می توان استفاده کرد، انتقال پرتو نور با استفاده از لیزر و دریافت توسط جمع کننده نور بر روی زمین است.

مزایای سیستم.

از آنجایی که هیچ جو یا پدیده آب و هوایی در ماه وجود ندارد، می توان انرژی تقریباً در تمام ساعات شبانه روز و با ضریب کارایی بالا تولید کرد.

دیوید کریسول پیشنهاد کرده است که ماه مکان مناسبی برای نیروگاه های خورشیدی است. مزیت اصلی قرار دادن کلکتورهای انرژی خورشیدی بر روی ماه این است که بیشتر صفحات خورشیدی را می توان از مواد محلی به جای منابع زمینی ساخت، که به طور قابل توجهی جرم و در نتیجه هزینه را در مقایسه با سایر گزینه های نیروگاه خورشیدی فضایی کاهش می دهد.

3. فن آوری های مورد استفاده در انرژی فضایی

الکتریسیته لیزر فضایی

انتقال بی سیم انرژی به زمین.

انتقال برق بی سیم در اوایل به عنوان وسیله ای برای انتقال نیرو از یک ایستگاه فضایی یا قمری به زمین پیشنهاد شد. انرژی را می توان با استفاده از تابش لیزر یا امواج مایکروویو در فرکانس های مختلف بسته به طراحی سیستم منتقل کرد. مشکل اصلی استفاده از امواج مایکروویو، اختلال در سیستم اکولوژیکی و بیولوژیکی منطقه برای تولید انرژی است. یونیزاسیون مواد بیولوژیکی فقط با اشعه ماوراء بنفش شروع می شود و در فرکانس های رادیویی بالاتر ظاهر می شود. بنابراین استفاده از فرکانس های زیر اشعه ماوراء بنفش ضروری خواهد بود.

محققان ناسا در دهه 1980 با امکان استفاده از لیزر برای انتشار انرژی بین دو نقطه در فضا کار کردند. در آینده، این فناوری به روشی جایگزین برای انتقال انرژی در انرژی فضایی تبدیل خواهد شد. در سال 1991، پروژه SELENE آغاز شد که شامل ایجاد لیزرهایی برای انرژی فضایی، از جمله انتشار انرژی لیزر به پایگاه های ماه بود. در سال 1988، گرانت لوگان استفاده از لیزری را که روی زمین قرار داده شده بود برای نیرو دادن به ایستگاه‌های فضایی پیشنهاد کرد، که در سال 1989 ممکن بود. این پیشنهاد استفاده از سلول‌های خورشیدی الماسی در دمای 300 درجه سانتی‌گراد را برای تبدیل نور لیزر فرابنفش ارائه کرد. پروژه SELENE به کار بر روی این مفهوم ادامه داد تا اینکه در سال 1993 پس از دو سال تحقیق و بدون آزمایش این فناوری در فواصل طولانی، رسماً بسته شد. دلیل تعطیلی: هزینه بالای اجرا.

تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی.

در انرژی فضایی، تنها راه برای به دست آوردن انرژی کارآمد استفاده از سلول های فتوولتائیک است. از نقطه نظر انرژی، کارآمدترین دستگاه ها برای تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی مبدل های فتوولتائیک نیمه هادی (PVC) هستند، زیرا این یک انتقال انرژی مستقیم و تک مرحله ای است. راندمان سلول های خورشیدی تجاری تولید شده به طور متوسط ​​16 درصد است که بهترین نمونه ها تا 25 درصد است. در شرایط آزمایشگاهی، راندمان 43 درصد قبلاً به دست آمده است.

دریافت انرژی از امواج مایکروویو ساطع شده از یک منبع.

همچنین یادگیری راه های بدست آوردن انرژی بسیار مهم است. یکی از آنها دریافت انرژی با استفاده از رکتنا است. Rectenna (آنتن اصلاح کننده) دستگاهی است که یک آنتن غیر خطی است که برای تبدیل انرژی میدانی موجی که بر روی آن تابیده شده است به انرژی جریان مستقیم طراحی شده است.

مزایا و معایب.

انرژی خورشیدی کیهانی انرژی است که در خارج از جو زمین به دست می آید. در صورت عدم وجود آلودگی گازی در اتمسفر یا ابرها، تقریباً 35 درصد انرژی وارد شده به جو روی زمین می افتد. علاوه بر این، با انتخاب مسیر مداری مناسب، در حدود 96 درصد مواقع می توان انرژی به دست آورد. بنابراین، پانل های فتوولتائیک در مدار زمین ثابت زمین (در ارتفاع 36000 کیلومتری) به طور متوسط ​​هشت برابر بیشتر از پانل های روی سطح زمین و حتی بیشتر از زمانی که فضاپیما به خورشید نزدیکتر از زمین باشد، نور دریافت خواهند کرد. مزیت اضافه این واقعیت است که در فضا به دلیل نبود جو، مشکلی از نظر وزن یا خوردگی فلزات وجود ندارد.

از سوی دیگر، عیب اصلی انرژی فضایی تا به امروز، هزینه بالای آن است. وجوهی که برای پرتاب یک سیستم با جرم کلی 3 میلیون تن در مدار صرف می شود فقط در عرض 20 سال جواب می دهد و این در صورتی است که هزینه خاص تحویل محموله از زمین به مدار کار 100 دلار / کیلوگرم را در نظر بگیریم. . هزینه فعلی ارسال محموله در مدار بسیار بالاتر است.

مشکلات فنی اصلی

بر اساس یک مطالعه در سال 2008، پنج چالش تکنولوژیکی عمده وجود دارد که علم باید بر آنها غلبه کند تا انرژی فضایی به راحتی در دسترس قرار گیرد.

· قطعات فتوولتائیک و الکترونیکی باید با راندمان بالا در دماهای بالا کار کنند.

· انتقال برق بی سیم باید دقیق و ایمن باشد.

· تولید نیروگاه های فضایی باید ارزان باشد.

· هزینه کم وسایل نقلیه پرتاب فضایی.

· حفظ موقعیت ثابت ایستگاه در بالای گیرنده انرژی: فشار نور خورشید ایستگاه را از موقعیت مورد نظر دور می کند و فشار تابش الکترومغناطیسی که به سمت زمین هدایت می شود ایستگاه را از زمین دور می کند.

ارسال شده در Allbest.ru

اسناد مشابه

انرژی خورشیدی. تاریخچه توسعه انرژی خورشیدی. روشهای بدست آوردن برق و گرما از تابش خورشید مزایا و معایب استفاده از انرژی خورشیدی. انواع سلول های فتوولتائیک فناوری های انرژی خورشیدی

چکیده، اضافه شده در 2008/07/30


سودآوری توسعه یک نیروگاه فضایی خورشیدی، مراحل و جهت گیری این فرآیند، چشم انداز آن، اهمیت. تبدیل فوتوالکتریک تابش خورشیدی انتقال انرژی بی سیم با استفاده از معادله انتقال فریس.

کار دوره، اضافه شده در 2012/06/17


علاقه فزاینده به مشکل استفاده از انرژی خورشیدی. عوامل مختلف محدود کننده قدرت انرژی خورشیدی مفهوم مدرن استفاده از انرژی خورشیدی استفاده از انرژی اقیانوس اصل کار تمام توربین های بادی.

چکیده، اضافه شده در 2014/08/20


آشنایی با جهت گیری های اصلی و چشم انداز توسعه انرژی های جایگزین. تعیین مزایای اقتصادی و زیست محیطی استفاده از باد، خورشید، زمین گرمایی، فضا، هیدروژن، انرژی سولفید هیدروژن، سوخت زیستی.

چکیده، اضافه شده در 1389/12/15


ماهیت و شرح مختصر انواع انرژی. ویژگی های استفاده از انرژی خورشیدی و هیدروژن. مزایای اصلی انرژی زمین گرمایی تاریخچه اختراع "یقه" توسط A. تیرانداز، اصل عملکرد آن و مصرف انرژی رشد گیاه.

ارائه، اضافه شده در 2009/12/20


انرژی زمین گرمایی و کاربرد آن کاربرد منابع برق آبی فناوری های نویدبخش انرژی خورشیدی اصل عملکرد توربین های بادی انرژی امواج و جریان ها. وضعیت و چشم انداز توسعه انرژی جایگزین در روسیه.

چکیده، اضافه شده در 1388/06/16


مقدار انرژی خورشیدی که بر روی زمین می افتد و استفاده از آن توسط انسان. روش های استفاده غیرفعال از انرژی خورشیدی کلکتورهای خورشیدی چرخه فن آوری نیروگاه های حرارتی خورشیدی. تاسیسات فتوولتائیک صنعتی

ارائه، اضافه شده در 12/06/2015


تولید برق به طرق مختلف تاسیسات فتوولتائیک، سیستم های گرمایش خورشیدی، گیرنده های خورشیدی متمرکز، کلکتورهای خورشیدی. توسعه انرژی خورشیدی. پیامدهای زیست محیطی توسعه انرژی خورشیدی

چکیده، اضافه شده در 1393/10/27


اطلاعات اولیه در مورد انرژی های جایگزین مزایا و معایب منیفولدهای خلاء. کاهش وابستگی به منابع انرژی. کاربرد کلکتورهای متمرکز مزایای استفاده از انرژی خورشیدی سازگار با محیط زیست

چکیده، اضافه شده در 2015/03/21


بررسی فناوری ها و توسعه تاسیسات الکتریکی نیروگاه های خورشیدی. دستگاه استرلینگ و اصل کارکرد آن تولید برق با استفاده از پنل های خورشیدی استفاده از انرژی خورشیدی در صنایع مختلف