Hur rymden kommer att hjälpa jorden med energiresurser. Kosmisk energi: Så här kan det fungera. Jättestråle av energi från rymden

Idén om existensen av universell kosmisk energi, som en person kan använda och med hjälp av vilken översinnliga fenomen realiseras, har djupa rötter i alla folks kulturer. Det mest kända begreppet vi hittar inom indisk filosofi är existensen av prana, som förstås som kosmisk energi som finns i fem olika former och stödjer livsprocesser som "kroppens vind".

Hinduers och buddhisters heliga texter beskriver samma kosmiska urenergi, betecknad med den mystiska stavelsen "Om" eller "Aum", båda stavelserna ska orsaka vibrationer i hjärnan som för olika chakran (mänskliga nervcentra) i ett tillstånd som tillåter dem att ta emot kosmisk (vital) energi .

Bibeln beskriver den osynliga livskraften som upprätthåller den övergripande gudomliga principen som den "Helige Ande"; "Eller vet ni inte att er kropp är ett tempel för den helige anden, som är i er, som ni har tagit emot från Gud och som inte tillhör er?" (1 Kor. 6,19). I den japanska undervisningen i akupunktur finner vi "Ki", ​​på kinesiska "Chi", beteckningen på livsenergi som en flod, vars källa är belägen vid en punkt ovanför naveln och som är fördelad i hela kroppen från lungorna genom nätverk av så kallade "meridianer" (nervkanaler). All materia ses som en manifestation av denna energi på det materiella planet.

Reich, som vann världsomspännande berömmelse som psykoanalytiker från Wien, sa i slutet av trettiotalet att kosmisk energi existerar, den kan absorberas av människokroppen, ackumuleras och frigöras av den. Han uttryckte processen att ta emot, ackumulera och frigöra denna energi, som han kallade Orgone-energi, i formeln: spänning - laddning - avlastning - avslappning.

Rollen av denna biologiska pulsering i en levande organisms totala energiekonomi beskrevs på följande sätt av en av Reichs närmaste medarbetare, Ola Raknes: ”Pulsation reglerar kroppens energiekonomi på samma sätt som hjärtslag säkerställer tillförseln av blod till olika organ Energimetabolism (är ett tillstånd av förändringsenergi) styrs av det autonoma eller autonoma systemet, vilket påverkar matsmältning, blodcirkulation, andning, sexualitet och känslor.

En av dessa funktioner är andetag- styrs till viss del av viljan och centralt - genom det centrala nervsystemet. Därför kan vi genom andningssystemet penetrera kroppens fria biologiska pulsering. En viktig förutsättning för hälsa är kroppens fria ämnesomsättning. Det kan kännas igen av den obehindrade biologiska pulseringen, som är ett hälsokriterium." (Och under vår träning kommer vi att kunna, med hjälp av andningsövningar, kontrollera vår energimetabolism efter behag - och tack vare detta t.ex. kommer vi att självständigt kunna behandla psykosomatiska störningar och sjukdomar!).

Till en början kunde Reich lokalisera Orgone-energin endast som strålning som kommer från en levande organism: först senare upptäckte han att Orgone - liksom den "ljusgivande eter" som forskare upptäckte tidigare - manifesterar sig överallt. Därför finns det ett konstant fritt utbyte av energi. Raknes citerade tre förutsättningar för detta:

1. Kroppen absorberar den nödvändiga energin från näringsämnen, genom andning och direkt inflöde av organet.
2. Energi kan cirkulera fritt i kroppen och finns alltid där den behövs.
3. Kroppen måste kunna ta bort överskottsenergi genom adekvat rörelse.

När Wilhelm Reich några dagar före andra världskrigets utbrott fick en tjänst som extraordinär professor i New York vid New School for Social Research bytte han omedelbart sin bostadsort till USA, där han skapade sin egen forskningscenter i Maine: Orgonon.

Redan från början fick hans arbete i laboratoriet en stormig karaktär, eftersom Reich var full av nya idéer och dynamiken i hans arbete alltid infekterade hans anställda. Under dessa år arbetade han inom så olika områden som psykologi, psykoanalys, sociologi, fysik, biologi och meteorologi, men alltid med ett mål: den praktiska tillämpningen av Orgone-energi.
I många experiment som genomfördes under åren fram till hans död, där han fick hjälp av en liten stab av kollaboratörer, kunde han bevisa att Orgone är en kosmisk energi som finns i hela rymden. Det påverkar avsevärt det övergripande biologiska livet. Reich:

”Utan tvekan finns det elektricitet i kroppen i form av elektriskt laddade kolloidala partiklar och joner All kolloidal kemi använder sig av detta, liksom muskelneurofysiologin... Men ändå finns det ett antal manifestationer som vi inte kan i någon. sätt förklara i ljuset av teorin om elektromagnetisk energi Detta är i första hand effekten av kroppens "magnetism" Många läkare använder praktiskt taget dessa magnetiska krafter... Ingen har någonsin sett organisk rörelse under elektrisk påverkan som skulle ha ens. minsta likhet med våra dagliga rörelser i hela muskelsystemet eller funktionella muskelgrupper. Våra sinnesorgan säger tydligt till oss att känslor (utan tvekan ett uttryck för vår biologiska energi) är fundamentalt annorlunda än de känslor som kan upplevas under en elchock Våra sinnen klarar inte av påverkan av elektromagnetiska vågor som fyller atmosfären.

Om vår livsenergi existerade i form av elektricitet skulle det vara obegripligt, eftersom perceptionsorganen skulle vara ett uttryck för denna energi, varför vi bara kan se ljus från hela vågområdet, och resten är otillgängligt. Vi känner varken elektronerna i en röntgenapparat eller strålningen av radium... Hittills har det inte varit möjligt att uttrycka i elektriska mätningar vitaminer, som utan tvekan innehåller biologisk energi... Det är alla enorma motsägelser som kan inte lösas inom ramen för kända energiformer..."

Under sin forskning skapade Reich fruktbara förutsättningar för att förstå Orgones förhållande till andra energiformer, såsom ljus och elektricitet. Samtidigt utgick han från det faktum att alla former av energi och all materia härrörde från Orgone.

Reich: "Orgonenergi har ingen massa Den är ursprunglig och existerade redan före materia och andra energiformer... När individuella Orgonströmmar kondenseras och smälts samman med varandra kan de producera: materia där den inte fanns. Befintlig materia kan, under påverkan av Orgone-energi, spontant organisera sig i levande former där det inte fanns något liv tidigare... I naturlig koncentration kan Orgone organisera system... Dessa system kan vara planeter, solar och till och med hela galaxer. ..."

Elementarpartiklarnas fysik (elementarpartiklar är de hittills enklaste kärnfysikaliska föremålen, av vilka atomer är sammansatta) i vår tid känner verkligen till en form av energi som uppfyller många av de egenskaper som Reich gett för livsenergi - neutrinoenergi!

När vi pratar om rymden är det väldigt lätt att ryckas med och gå för långt in i science fiction-området. Men om katastrofalt små medel allokeras för rymdenergi idag, kan effekten av vissa innovationer uppnås inom en snar framtid.

Många människor kanske inte inser, men forskning om rymdens rena energi bedrivs fortfarande, om än inte i sådana volymer som de verkligen förtjänar. Efter flera decennier, investeringar i mångmiljarddollar och ett par tekniska genombrott kommer vi att ha tillgång till praktiskt taget obegränsade energireserver från vår sol och, möjligen, universum.

Detta kan tyckas långsökt för dig, men även vanliga fantasier om detta ämne kan vara väldigt underhållande. Vi presenterar sju fakta om rymdenergi.

Faktum ett.

NASA har upprepat vikten av att utnyttja solenergi direkt från rymden i flera decennier nu. För att vara exakt, sedan 1970, 10 år efter Apollo 11-landningen på månen, tillkännagav NASA planer på att bygga ett enormt solkraftverk på jordens satellit. Månstationen var tänkt att förse jorden med tillräckligt med energi efter utarmningen av fossila resurser. Denna idé förblev orealiserad, men experter är övertygade om att planen utvecklades med största omsorg och efter en viss förfining kan väckas till liv.

Faktum två.

Effektiviteten hos en solcell sjunker kraftigt när mängden värme som passerar genom solcellerna ökar. I rymden, med sina låga temperaturer, visar det sig att det också finns ett problem med överhettning. Stanford-forskare har dock implementerat en ny teknik för att tillverka batterier. De placerade en tunn film av kiseldioxid på ytan av solcellerna, som reflekterar infraröd strålning samtidigt som den överför resten av solljuset. Enligt utvecklarna gjorde denna teknik det möjligt att kyla batteriet till 23 grader Celsius och avsevärt öka effektiviteten hos fotoceller.

Fakta tre.

Forskare fortsätter att arbeta med solceller för användning i framtidens interplanetära flygningar. Vid University of Arkansas arbetar forskare med att utveckla nästa generations solcellsteknik för rymden. Ett relaterat NASA-projekt godkändes nyligen som ett universitetsvetenskapsprogram. Den sa att ny teknik skulle förbättra prestandan hos solpaneler, hjälpa NASA att uppnå ett genombrott i 15 års forskning och höja effektiviteten hos solceller till 45 procent av den energi som absorberas. Dessutom är universitetsutvecklingar utformade för att minska produktionskostnaderna och göra solpaneler mer motståndskraftiga mot strålning.

Fakta fyra.

US Department of Energy utvecklar aktivt ett separat internetprojekt dedikerat till idén om att få solenergi från rymden. Huvudkonceptet för denna webbplats är att placera solpaneler i rymden, vilket gör att de kan vara oberoende av dag- och nattcykeln, såväl som väderförhållanden och molnighet på jorden.

Fakta fem.

Forskare har utvecklat allmänna principer för hur ett rymdsolkraftverk fungerar och formulerat arbetshypoteser för att överföra den resulterande elektriciteten till jorden. Förra året meddelade US Naval Research Laboratory att Dr. Paul Jaffe, en astronautingenjör, hade byggt en modell för att fånga och överföra solenergi. Tanken är att en satellit placerad i omloppsbana kan överföra mycket billigare el till jorden. Jaffe förklarade hur solar sandwich-modulen fungerar: Solenergi omvandlas till elektrisk energi i omloppsbana. Den resulterande elektriska energin omvandlas sedan till en radiofrekvenspuls och skickas till en mottagare på jorden. Detta omvandlar i sin tur radiopulsen till elektricitet och frigör solenergi till nätet.

Fakta sex.

Kina har för avsikt att bygga ett fungerande solkraftverk i yttre rymden. Tidigare i år meddelade kinesiska forskare att de hade börjat bygga en sådan station i hög omloppsbana om jorden och planerade att slutföra testning av alla system till 2030. De kinesiska kommunisterna planerar att starta kommersiell drift av solkraftverket 2050. De uppgav att de har teknologin för att överföra energi från rymden till jordens yta.

Fakta sju.

Japan testade framgångsrikt ett system som kunde överföra solenergi från rymden till jorden. Mitsubishi Heavy Industries testade ett system för att sända solenergi från rymdsystem och visade att man skickade 10 kilowatt med hjälp av mikrovågor till en mottagare i bergen. Trots att företaget beslutade att inte meddela hur stor andel av den skickade energin som togs emot och omvandlades till el, registrerades det faktum att energi överfördes från rymden.

1968 : Peter Glaser presenterade idén om stora solsatellitsystem med en solfångare storleken på en kvadratkilometer på höjden av en geostationär omloppsbana (GEO 36 000 km över ekvatorn), för att samla in och omvandla solens energi till en elektromagnetisk mikrovågsstråle att överföra användbar energi till stora antenner på jorden.

1990 : M.V. Keldysh Research Center har utvecklat ett koncept för energiförsörjning till jorden från rymden med hjälp av låga jordbanor. ”Redan 2020-2030 är det möjligt att skapa 10-30 rymdkraftverk som vart och ett kommer att bestå av tio rymdkraftsmoduler. Den planerade totala effekten för stationerna kommer att vara 1,5-4,5 GW, och den totala effekten för konsumenten på jorden kommer att vara 0,75-2,25 GW." Vidare var det planerat att öka antalet stationer till 800 enheter 2050-2100, och sluteffekten för konsumenten till 960 GW. Men hittills är det okänt ens om skapandet av ett fungerande projekt baserat på detta koncept [ ] ;

2009 : Japan Aerospace Exploration Agency har tillkännagett planer på att skjuta upp en solenergisatellit i omloppsbana som kommer att överföra energi till jorden med hjälp av mikrovågor. De hoppas kunna lansera den första prototypen av en satellit som kretsar runt 2030.

2009 : Solaren, som ligger i Kalifornien (USA), har tecknat ett avtal med PG&E om att den senare ska köpa den energi som Solaren ska producera i rymden. Kapaciteten blir 200 MW. Enligt planen kommer 250 000 hem att drivas av denna energi. Projektet är planerat att genomföras under 2016.

2011 : Ett projekt har tillkännagivits av flera japanska företag som skulle baseras på 40 satelliter med bifogade solpaneler. Flaggskeppet i projektet bör vara Mitsubishi Corporation. Överföring till jorden kommer att utföras med hjälp av elektromagnetiska vågor; mottagaren ska vara en "spegel" med en diameter på cirka 3 km, som kommer att ligga i ett ökenområde i havet. Från och med 2011 är projektet planerat att starta 2012

2013 : Den huvudsakliga vetenskapliga institutionen i Roscosmos, TsNIIMash, har tagit initiativet till att skapa ryska rymdsolkraftverk (KSPP) med en kapacitet på 1-10 GW med trådlös överföring av el till markförbrukare. TsNIIMash påpekar att amerikanska och japanska utvecklare har tagit vägen att använda mikrovågsstrålning, som idag verkar vara betydligt mindre effektiv än laserstrålning.

Kraftgenereringssatellit

Idéns historia

Idén dök ursprungligen upp på 1970-talet. Framväxten av ett sådant projekt var förknippat med energikrisen. I detta avseende tilldelade den amerikanska regeringen 20 miljoner dollar till NASAs rymdorganisation och Boeing för att beräkna genomförbarheten av det gigantiska satellitprojektet SPS (Solar Power Satellite).

Efter alla beräkningar visade det sig att en sådan satellit skulle generera 5 000 megawatt energi, med 2 000 megawatt kvar efter överföring till marken. För att förstå om detta är mycket eller inte, är det värt att jämföra denna kraft med Krasnoyarsk vattenkraftstation, vars kapacitet är 6000 megawatt. Men den ungefärliga kostnaden för ett sådant projekt är 1 biljon dollar, vilket var anledningen till att programmet stängdes.

Teknikdiagram

Systemet antar närvaron av en sändarapparat belägen i geostationär omloppsbana. Det är tänkt att omvandla solenergi till en form som är lämplig för överföring (mikrovåg, laserstrålning) och överföra den till ytan i en "koncentrerad" form. I det här fallet måste det finnas en "mottagare" på ytan som uppfattar denna energi.

En satellit för solenergiskörd består i huvudsak av tre delar:

• sätt att skörda solenergi i yttre rymden, såsom genom solpaneler eller en Stirling-värmemotor;
• medel för att överföra energi till marken, till exempel genom mikrovågsugn eller laser;
• medel för att få energi på jorden, till exempel genom rektennor.

Rymdfarkosten kommer att vara i GEO och behöver inte stödja sig själv mot gravitationen. Den behöver inte heller skydd mot markvind eller väder, utan kommer att hantera rymdfaror som mikrometeoriter och solstormar.

Relevans idag

Sedan under de 40 åren sedan idén dök upp, har solpaneler sjunkit kraftigt i pris och ökat i produktivitet, och det har blivit billigare att leverera last i omloppsbana, 2007 presenterade National Space Society of the United States en rapport där man talar om om utsikterna för utvecklingen av rymdenergi idag.

Systemfördelar

• Hög effektivitet på grund av att det inte finns någon atmosfär, energiproduktionen beror inte på väder och tid på året.
• Det finns nästan en fullständig frånvaro av avbrott, eftersom ringsystemet av satelliter som omger jorden kommer att ha åtminstone en upplyst av solen vid varje given tidpunkt.

Månbälte

Ett rymdenergiprojekt presenterat av Shimizu 2010. Enligt idén från japanska ingenjörer borde detta vara ett bälte av solpaneler sträckt över hela månens ekvator (11 tusen kilometer) och 400 kilometer brett.

Solpaneler

Eftersom produktion och transport av ett sådant antal solceller från jorden inte är möjlig, kommer enligt forskarna solceller att behöva produceras direkt på månen. För att göra detta kan du använda månjord från vilken du kan göra solpaneler.

Energiöverföring

Energi från detta bälte kommer att sändas av radiovågor med hjälp av enorma 20-kilometers antenner och tas emot av rektenner här på jorden. Den andra överföringsmetoden som kan användas är sändning av en ljusstråle med laser och mottagning av en ljusfångare på marken.

Systemfördelar

Eftersom det inte finns någon atmosfär eller väderfenomen på Månen kan energi genereras nästan dygnet runt och med en hög effektivitetsfaktor.

David Criswell har föreslagit att månen är en optimal plats för solkraftverk. Den största fördelen med att placera solfångare på månen är att de flesta solpaneler kan byggas av lokala material istället för markresurser, vilket avsevärt minskar massan och därmed kostnaden jämfört med andra alternativ för solkraftverk i rymden.

Teknik som används inom rymdenergi

Trådlös överföring av energi till jorden

Trådlös kraftöverföring föreslogs tidigt som ett sätt att överföra kraft från ett rymd- eller månstation till jorden. Energi kan överföras med laserstrålning eller mikrovågor vid olika frekvenser beroende på systemets utformning. Vilka val gjordes för att säkerställa att överföringen av strålning var icke-joniserande, för att undvika eventuella störningar på ekologin eller det biologiska systemet i den energiproducerande regionen? Den övre gränsen för strålningsfrekvensen är inställd så att energin per foton inte orsakar jonisering av organismer när de passerar genom dem. Jonisering av biologiska material börjar endast med ultraviolett strålning och sker som ett resultat vid högre frekvenser, så ett stort antal radiofrekvenser kommer att vara tillgängliga för energiöverföring.

Lasrar

Omvandla solenergi till elektrisk energi

Inom rymdenergi (i befintliga stationer och vid utveckling av rymdkraftverk) är det enda sättet att effektivt få energi att använda solceller. En fotocell är en elektronisk enhet som omvandlar fotonenergi till elektrisk energi. Den första fotocellen baserad på den externa fotoelektriska effekten skapades av Alexander Stoletov i slutet av 1800-talet. De ur energisynpunkt mest effektiva enheterna för att omvandla solenergi till elektrisk energi är fotovoltaiska halvledaromvandlare (PVC), eftersom detta är en direkt energiövergång i ett steg. Verkningsgraden för kommersiellt producerade solceller är i genomsnitt 16 %, med de bästa proverna upp till 25 %. Under laboratorieförhållanden har en effektivitet på 43 % redan uppnåtts.

Tar emot energi från mikrovågsvågor som sänds ut av satelliten

Det är också viktigt att lyfta fram sätt att få energi. En av dem är att få energi med hjälp av rektennor. Rectenna (likriktande antenn) är en anordning som är en icke-linjär antenn utformad för att omvandla fältenergin från en våg som faller på den till likströmsenergi. Det enklaste designalternativet kan vara en halvvågsvibrator, mellan vars armar en enhet med envägsledningsförmåga (till exempel en diod) är installerad. I detta designalternativ kombineras antennen med en detektor, vid vars utgång, i närvaro av en infallande våg, en emk visas. För att öka förstärkningen kan sådana enheter kombineras till multi-element arrays.

Fördelar och nackdelar

Kosmisk solenergi är energi som erhålls utanför jordens atmosfär. I frånvaro av gasföroreningar i atmosfären eller molnen faller cirka 35 % av energin som kommer in i atmosfären på jorden. Dessutom, genom att välja rätt omloppsbana, kan energi erhållas cirka 96 % av tiden. Således kommer solcellspaneler i jordens geostationära bana (på en höjd av 36 000 km) att ta emot i genomsnitt åtta gånger mer ljus än paneler på jordens yta och ännu mer när rymdfarkosten är närmare solen än jorden. En extra fördel är det faktum att i rymden finns det inga problem med vikt eller korrosion av metaller på grund av bristen på en atmosfär.

Å andra sidan är den största nackdelen med rymdenergi till denna dag dess höga kostnad. De medel som spenderas på att lansera ett system med en total massa på 3 miljoner ton i omloppsbana kommer att betala sig först inom 20 år, och detta är om vi tar hänsyn till den specifika kostnaden för att leverera last från jorden till arbetsbanan på 100 $/kg . Den nuvarande kostnaden för att föra last i omloppsbana är mycket högre.

Det andra problemet med att skapa en IPS är stora energiförluster under överföring. Minst 40-50 % kommer att gå förlorade när energi överförs till jordens yta.

Huvudsakliga tekniska problem

Enligt en amerikansk studie från 2008 finns det fem stora tekniska utmaningar som vetenskapen måste övervinna för att rymdenergi ska bli lätt tillgänglig:

• Solceller och elektroniska komponenter måste fungera med hög effektivitet vid höga temperaturer.

• Trådlös energiöverföring måste vara korrekt och säker.

• Rymdkraftverk ska vara billiga att producera.

• Låg kostnad för rymdfarkoster.

• Att bibehålla en konstant position för stationen ovanför energimottagaren: solljustrycket kommer att trycka bort stationen från den önskade positionen, och trycket från elektromagnetisk strålning riktad mot jorden kommer att trycka bort stationen från jorden.

Andra sätt att använda kosmisk energi

Användning av elektricitet vid rymdflyg

Förutom att utstråla energi till jorden kan ECO-satelliter också driva interplanetära stationer och rymdteleskop. Detta kan också vara ett säkert alternativ till kärnreaktorer på ett fartyg som ska flyga till den röda planeten. En annan sektor som skulle kunna dra nytta av ECO skulle vara rymdturismen.

Anteckningar

1. Glaser, Peter E. (25 december 1973). "Metod och anordning för att omvandla solstrålning till elektrisk kraft". USA-patent 3 781 647.

Tjugo år senare

Tekniska fördelar

Ryssland har ytterligare en teknisk fördel

Vi väntar på dina kommentarer.

Redan i början av 90-talet utvecklade Ryssland konceptet med utforskning av solrymd. Det förutsatte att 2020-2030. 10-30 solcellsstationer kommer att byggas i låg omloppsbana om jorden, med en total mottagningseffekt på upp till 2,5 GW. Senast 2050-2100 antalet stationer planerades att utökas till 800, med en total kapacitet lika med den för tusen vattenkraftverk i Dnepr (960 GW). Men den globala ekonomiska krisen förstörde alla dessa planer.

Tjugo år senare

Under tjugo år har tillståndet för solenergi förändrats dramatiskt. Solbatterier har blivit betydligt billigare samtidigt som deras effektivitet och effektivitet har ökat. Mot denna bakgrund har intresset för rymdsolstationer återuppstått. Enligt experter håller nu marknaden för rymdelektricitet på att bildas. Det finns flera anledningar till detta:

miljövänlig (inga skadliga utsläpp),

låg kostnad för el (om än med stora initiala kostnader),

oberoende av ändliga naturresurser.

Och Ryssland har en unik chans att bli ledare på detta område.

Tekniska fördelar

1993 överraskades hela Europa av en enorm (månens storlek) "solstråle" som snabbt rörde sig över hela kontinenten. Det var en lysande implementering av det unika Znamya-projektet. En kapsel levererades ut i rymden, i vilken en "duk" av en solreflektor packades. I omloppsbana vecklades reflektorn ut till sin fulla gigantiska bredd, medan ytan på 300 m2 var 2 mm tjock och vägde endast 4 kg.

Ingen annan i världen har lyckats upprepa detta. Idag är det bara Ryssland som äger denna teknik och patentet för den.

Andra "rymd"-utvecklare, japaner och amerikaner, föredrar att arbeta "jordiskt" - att montera styva strukturer på hundratals och tusentals kvadratmeter.

Ryssland har ytterligare en teknisk fördel

Energi från rymden kan överföras på två sätt: mikrovågsradiovågor och laser. Mikrovågsstrålens diameter på jordens yta är 20 km, och laserns diameter är 40 m Det visar sig att användningen av en laser är mycket effektivare.

Idag är vårt land världsledande inom laserproduktion och producerar 70% av den totala volymen.

Innehav av avancerad laserteknik och en unik teknik för att installera ramlösa solpaneler ger Ryssland möjligheten att inte bara bli först i utvecklingen av solrymdsenergi och överföring till marken, utan att göra detta med de lägsta materialkostnaderna.

Tack för att du läste till slutet.

Vi väntar på dina kommentarer.

Skicka ditt goda arbete i kunskapsbasen är enkelt. Använd formuläret nedan

Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er mycket tacksamma.

Postat på http://www.allbest.ru

Introduktion

Rymdenergi är en typ av alternativ energi som involverar användning av solenergi för att generera elektricitet, med ett kraftverk beläget i jordens omloppsbana eller på månen.

Sedan 70-talet av förra seklet har man funderat på att få energi direkt från rymden. Denna idé beskrevs först av Isaac Asimov i hans science fiction-historia "Logic". Och det första patentet, som beskrev tekniken för att överföra elektricitet med hjälp av mikrovågor över ett betydande avstånd, mottogs av Peter Glaser 1973. Även om NASA inte tog upp utvecklingen av denna idé vid den tiden, ansåg att den var för dyr och farlig. Ingen kunde garantera att vågorna skulle falla exakt från en antenn till en annan.

1. Kraftgenereringssatellit

Konceptutveckling.

Konceptet med solsatelliten utvecklades av ett team av ingenjörer från det kaliforniska företaget Artemis Innovation Management Solutions, ledd av John Mankins. Enligt utvecklarna har projektet viktiga fördelar jämfört med tidigare föreslagna tekniker. Det innovativa tillvägagångssättet för att bygga en rymdenhet eliminerar behovet av ett komplext energihanterings- och kraftdistributionssystem.

Satellitens solkraftverk kommer att monteras i rymden av individuella element som väger 49,5 - 198 kilo, som var och en kommer att tillverkas individuellt på jorden och levereras i omloppsbana. I grund och botten är det ett enormt utbud av rörliga tunnfilmsspeglar placerade på satellitens yttre krökta yta. Dessa speglar fångar upp och omdirigerar solljus till fotovoltaiska celler på baksidan av arrayen, som genererar elektricitet. Den sida av satelliten som vetter mot jorden är en cirkulär moduluppsättning täckt av paneler för mikrovågskraftöverföring. Dessa paneler genererar strålar av lågintensiv radiofrekvensenergi som kommer att sändas till jorden.

Efter alla beräkningar visade det sig att en sådan satellit skulle generera 5 000 megawatt energi, med 2 000 megawatt kvar efter överföring till marken. För att förstå om detta är mycket eller inte, är det värt att jämföra denna kraft med Krasnoyarsks vattenkraftverk, vars kapacitet är 6000 megawatt.

Teknikdiagram.

Systemet förutsätter närvaron av en sändaranordning placerad i geostationär omloppsbana. Det är tänkt att omvandla solenergi till en form som är lämplig för överföring (mikrovåg, laserstrålning) och överföra den till ytan i en "koncentrerad" form. I det här fallet måste det finnas en "mottagare" på ytan som uppfattar denna energi.

En satellit för solenergiskörd består i huvudsak av tre delar:

medel för att samla solenergi i yttre rymden, till exempel genom solpaneler eller en Stirling-värmemotor;

· sätt att överföra energi till marken, till exempel genom mikrovågsugn eller laser;

medel för att få energi på jorden, till exempel genom rektennor.

Rymdfarkosten kommer att vara i GEO och behöver inte stödja sig själv mot gravitationen. Det behöver inte heller skydd mot markvind eller väder, men kommer att hantera rymdfaror som mikrometeoriter och solstormar.

Relevans idag.

Sedan under de 40 åren sedan idén dök upp, har solpaneler sjunkit kraftigt i pris och ökat i produktivitet, och det har blivit billigare att leverera last i omloppsbana, 2007 presenterade National Space Society of the United States en rapport där man talar om om utsikterna för utvecklingen av rymdenergi i våra dagar.

Systemfördel

· Hög effektivitet på grund av att det inte finns någon atmosfär, energiproduktionen är inte beroende av väder och tid på året.

· Nästan fullständig frånvaro av avbrott, eftersom ringsystemet av satelliter som omger jorden kommer att ha åtminstone en upplyst av solen vid varje given tidpunkt.

2. Månbälte

Ett rymdenergiprojekt som introducerades av Shimizu 2010. Enligt idén från japanska ingenjörer borde detta vara ett bälte av solpaneler sträckt över hela månens ekvator (11 tusen kilometer) och 400 kilometer brett.

Solpaneler.

Eftersom produktion och transport av ett sådant antal solceller från jorden inte är möjlig, kommer enligt forskarna solceller att behöva produceras direkt på månen. För att göra detta kan du använda månjord, från vilken du kan göra solpaneler.

Energiöverföring.

Energi från detta bälte kommer att sändas av radiovågor med hjälp av enorma 20-kilometers antenner och tas emot av rektenner här på jorden. Den andra överföringsmetoden som kan användas är sändning av en ljusstråle med hjälp av lasrar och mottagning av en ljusuppsamlare på marken.

Fördelar med systemet.

Eftersom det inte finns någon atmosfär eller väderfenomen på Månen kan energi genereras nästan dygnet runt och med en hög effektivitetsfaktor.

David Criswell har föreslagit att månen är en optimal plats för solkraftverk. Den största fördelen med att placera solfångare på månen är att de flesta solpaneler kan byggas av lokala material istället för markresurser, vilket avsevärt minskar massan och därmed kostnaden jämfört med andra alternativ för solkraftverk i rymden.

3. Teknik som används inom rymdenergi

rymdlaserelektricitet

Trådlös överföring av energi till jorden.

Trådlös kraftöverföring föreslogs tidigt som ett sätt att överföra kraft från ett rymd- eller månstation till jorden. Energi kan överföras med laserstrålning eller mikrovågor vid olika frekvenser beroende på systemets utformning. Det största problemet med användningen av mikrovågor är störningen av regionens ekologiska och biologiska system för energiproduktion. Jonisering av biologiska material börjar endast med ultraviolett strålning och uppträder vid högre radiofrekvenser. Därför kommer det att vara nödvändigt att använda frekvenser under ultraviolett strålning.

NASA-forskare arbetade på 1980-talet med möjligheten att använda lasrar för att avge energi mellan två punkter i rymden. I framtiden kommer denna teknik att bli en alternativ metod för energiöverföring inom rymdenergi. 1991 startade SELENE-projektet, som innebar skapandet av lasrar för rymdenergi, inklusive laserenergiemission till månbaser. 1988 föreslog Grant Logan att man skulle använda en laser placerad på jorden för att driva rymdstationer, vilket man trodde var möjligt 1989. Man föreslog att man skulle använda diamantsolceller vid 300°C för att omvandla ultraviolett laserljus. Projekt SELENE fortsatte att arbeta med detta koncept tills det officiellt stängdes 1993 efter två års forskning utan att ha testat tekniken över långa avstånd. Orsak till stängning: höga kostnader för genomförandet.

Omvandla solenergi till elektrisk energi.

Inom rymdenergi är det enda sättet att effektivt få energi att använda solceller. De ur energisynpunkt mest effektiva enheterna för att omvandla solenergi till elektrisk energi är fotovoltaiska halvledaromvandlare (PVC), eftersom detta är en direkt energiövergång i ett steg. Verkningsgraden för kommersiellt producerade solceller är i genomsnitt 16 %, med de bästa proverna upp till 25 %. Under laboratorieförhållanden har en effektivitet på 43 % redan uppnåtts.

Tar emot energi från mikrovågor som sänds ut av en källa.

Det är också viktigt att lära sig sätt att få energi. En av dem är att få energi med hjälp av rektennor. Rectenna (likriktande antenn) är en anordning som är en icke-linjär antenn utformad för att omvandla fältenergin från en våg som faller på den till likströmsenergi.

Fördelar och nackdelar.

Kosmisk solenergi är energi som erhålls utanför jordens atmosfär. I frånvaro av gasföroreningar i atmosfären eller molnen faller cirka 35 % av energin som kommer in i atmosfären på jorden. Dessutom, genom att välja rätt omloppsbana, kan energi erhållas cirka 96 % av tiden. Således kommer solcellspaneler i jordens geostationära bana (på en höjd av 36 000 km) att ta emot i genomsnitt åtta gånger mer ljus än paneler på jordens yta och ännu mer när rymdfarkosten är närmare solen än jorden. En extra fördel är det faktum att i rymden finns det inga problem med vikt eller korrosion av metaller på grund av bristen på en atmosfär.

Å andra sidan är den största nackdelen med rymdenergi till denna dag dess höga kostnad. De medel som spenderas på att lansera ett system med en total massa på 3 miljoner ton i omloppsbana kommer att betala sig först inom 20 år, och detta är om vi tar hänsyn till den specifika kostnaden för att leverera last från jorden till arbetsbanan på 100 $/kg . Den nuvarande kostnaden för att föra last i omloppsbana är mycket högre.

Huvudsakliga tekniska problem.

Enligt en studie från 2008 finns det fem stora tekniska utmaningar som vetenskapen måste övervinna för att rymdenergi ska bli lättillgänglig.

· Solceller och elektroniska komponenter måste fungera med hög effektivitet vid höga temperaturer.

· Trådlös kraftöverföring måste vara exakt och säker.

· Rymdkraftverk bör vara billiga att producera.

· Låga kostnader för rymdfarkoster.

· Att bibehålla en konstant position för stationen ovanför energimottagaren: solljustrycket kommer att trycka bort stationen från den önskade positionen, och trycket från elektromagnetisk strålning riktad mot jorden kommer att trycka bort stationen från jorden.

Postat på Allbest.ru

Liknande dokument

Solenergi. Historien om utvecklingen av solenergi. Metoder för att få el och värme från solstrålning. Fördelar och nackdelar med att använda solenergi. Typer av fotovoltaiska celler. Solenergiteknik.

abstrakt, tillagt 2008-07-30


Lönsamheten för utvecklingen av ett solkraftverk, stadier och riktningar för denna process, dess utsikter, betydelse. Fotoelektrisk omvandling av solstrålning. Trådlös energiöverföring med Friis överföringsekvation.

kursarbete, tillagt 2012-06-17


Ett växande intresse för problemet med att använda solenergi. Olika faktorer som begränsar kraften hos solenergi. Modernt koncept för att använda solenergi. Använder havsenergi. Funktionsprincipen för alla vindkraftverk.

abstrakt, tillagt 2014-08-20


Bekantskap med de viktigaste riktningarna och utsikterna för utvecklingen av alternativ energi. Att fastställa de ekonomiska och miljömässiga fördelarna med att använda vind, sol, geotermisk energi, rymd, väte, vätesulfidenergi, biobränsle.

abstrakt, tillagt 2010-12-15


Kärn och kort beskrivning av energislag. Funktioner för användningen av sol- och väteenergi. De främsta fördelarna med geotermisk energi. Historien om uppfinningen av "kragen" av A. Målet, principen för dess funktion och förbrukningen av växttillväxtenergi.

presentation, tillagd 2009-12-20


Geotermisk energi och dess användning. Tillämpning av vattenkraftresurser. Lovande solenergitekniker. Funktionsprincipen för vindkraftverk. Energi av vågor och strömmar. Tillstånd och framtidsutsikter för utveckling av alternativ energi i Ryssland.

abstrakt, tillagt 2009-06-16


Mängden solenergi som faller på jorden, dess användning av människor. Metoder för passiv användning av solenergi. Solfångare. Teknologisk cykel för solvärmekraftverk. Industriella solcellsanläggningar.

presentation, tillagd 2015-06-12


Elproduktion på olika sätt. Solcellsanläggningar, solvärmesystem, koncentrerade solfångare, solfångare. Utveckling av solenergi. Miljökonsekvenser av solenergiutveckling.

abstrakt, tillagt 2014-10-27


Grundläggande information om alternativ energi. Fördelar och nackdelar med vakuumförgreningar. Minska beroendet av energiförsörjning. Tillämpning av fokuserande samlare. Fördelar med att använda miljövänlig solenergi.

abstrakt, tillagt 2015-03-21


Genomgång av teknik och utveckling av elinstallationer av solkraftverk. Stirlingmaskin och dess funktionsprincip. Elproduktion med hjälp av solpaneler. Användningen av solenergi i olika branscher.