Մարդկությանը բնապահպանական առումով անհրաժեշտ է բյուրեղյա մաքուր էներգիա, քանի որ էներգիա արտադրելու ժամանակակից մեթոդները լրջորեն աղտոտում են շրջակա միջավայրը: Փորձագետները փակուղուց դուրս գալու ելքը տեսնում են նորարարական մեթոդների մեջ։ Դրանք կապված են տիեզերական էներգիայի օգտագործման հետ։
Նախնական գաղափարներ
Պատմությունը սկսվել է 1968 թվականին։ Այնուհետև Փիթեր Գլեյզերը ցուցադրեց զանգվածային արբանյակային տեխնոլոգիայի գաղափարը: Դրանց վրա արևային կոլեկտոր է տեղադրվել։ Դրա չափը 1 քառակուսի մղոն է։ Ենթադրվում էր, որ սարքավորումը պետք է գտնվեր հասարակածային գոտուց 36000 կմ բարձրության վրա։ Նպատակն է հավաքել և վերափոխել արևային էներգիան էլեկտրամագնիսական գոտու՝ միկրոալիքային հոսքի։ Այս կերպ օգտակար էներգիան պետք է փոխանցվի երկրային հսկայական ալեհավաքներին։
1970 թվականին ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարությունը ՆԱՍԱ-ի հետ միասին ուսումնասիրել է Գլեյզերի նախագիծը։ Սա Solar Power Satellite-ն է (կրճատ SPS):
Երեք տարի անց գիտնականին տրվեց արտոնագիր առաջարկվող տեխնիկայի համար: Գաղափարը կյանքի կոչելու դեպքում կբերի ակնառու արդյունքներ։ Բայց կայինՏարբեր հաշվարկներ են արվել, և պարզվել է, որ նախատեսված արբանյակը 5000 ՄՎտ էներգիա կարտադրի, իսկ Երկիրը կհասնի երեք անգամ ավելի քիչ։ Մենք նաև որոշել ենք այս նախագծի համար նախատեսված ծախսերը՝ 1 տրիլիոն դոլար: Սա ստիպեց կառավարությանը փակել ծրագիրը։
90-ականներ
Ապագայում նախատեսվում էր արբանյակները տեղակայել ավելի համեստ բարձրության վրա։ Դա անելու համար նրանք պետք է օգտագործեին ցածր երկրային ուղեծրեր։ Այս հայեցակարգը մշակվել է 1990 թվականին Կենտրոնի հետազոտողների կողմից: M. V. Keldysh.
Իրենց ծրագրի համաձայն՝ 21-րդ դարի 20-30-ական թվականներին պետք է կառուցվի 10-30 հատուկ կայան։ Դրանցից յուրաքանչյուրը կներառի 10 էներգետիկ մոդուլ։ Բոլոր կայանների ընդհանուր պարամետրը կկազմի 1,5 - 4,5 ԳՎտ։ Երկրի վրա ցուցիչը կհասնի արժեքների 0,75-ից մինչև 2,25 ԳՎտ:
Եվ մինչև 2100 թվականը կայանների թիվը կհասցվի 800-ի։ Երկրի վրա ստացվող էներգիայի մակարդակը կկազմի 960 ԳՎտ։ Բայց այսօր տեղեկություններ չկան նույնիսկ այս հայեցակարգի վրա հիմնված նախագծի մշակման մասին։
NASA-ի և Ճապոնիայի գործողություններ
1994 թվականին հատուկ փորձ է իրականացվել. Այն հյուրընկալվել է ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի կողմից։ Նրանք տեղադրել են առաջադեմ ֆոտոգալվանային արբանյակներ ցածր երկրային ուղեծրում: Այդ նպատակով հրթիռներ են օգտագործվել։
1995-ից 1997 թվականներին NASA-ն իրականացրել է տիեզերական էներգիայի մանրակրկիտ ուսումնասիրություն: Վերլուծվել են դրա հասկացությունները և տեխնոլոգիական առանձնահատկությունները:
1998 թվականին Ճապոնիան միջամտեց այս ոլորտում: Նրա տիեզերական գործակալությունը գործարկել է տիեզերական էլեկտրական համակարգ կառուցելու ծրագիր։
1999 թվականին ՆԱՍԱ-ն արձագանքեց՝ գործարկելով նմանատիպ ծրագիր։ 2000 թվականին այս կազմակերպության ներկայացուցիչ Ջոն ՄաքՔինսը ելույթ ունեցավ ԱՄՆ Կոնգրեսի առջև՝ հայտարարելով, որ ծրագրված զարգացումները պահանջում են հսկայական ծախսեր և բարձր տեխնոլոգիական սարքավորումներ, ինչպես նաև ավելի քան մեկ տասնամյակ։
2001 թվականին ճապոնացիները հայտարարեցին 10 կՎտ և 1 ՄՎտ պարամետրերով փորձնական արբանյակի արձակման ծրագրի մասին:
2009 թվականին նրանց տիեզերական հետախուզական գործակալությունը հայտարարեց, որ մտադիր է ուղեծիր ուղարկել հատուկ արբանյակ: Այն միկրոալիքային վառարանների միջոցով արեգակնային էներգիա կուղարկի Երկիր: Դրա նախնական նախատիպը պետք է գործարկվի 2030 թվականին։
Նաև 2009 թվականին ստորագրվեց կարևոր պայմանագիր երկու կազմակերպությունների՝ Solaren-ի և PG&E-ի միջև։ Ըստ այդմ՝ առաջին ընկերությունը տիեզերքում էներգիա կարտադրի։ Իսկ երկրորդը կգնի այն։ Նման էներգիայի հզորությունը կկազմի 200 ՄՎտ։ Սա բավական է դրանով 250 հազար բնակելի շենք ապահովելու համար։ Ըստ որոշ տեղեկությունների՝ նախագիծը սկսել է իրագործվել 2016թ.
2010 թվականին Shimizu կոնցեռնը հրապարակեց նյութ Լուսնի վրա լայնածավալ կայանի հնարավոր կառուցման մասին: Արևային մարտկոցները կօգտագործվեն մեծ քանակությամբ։ Դրանցից կկառուցվի գոտի, որը կունենա 11000 և 400 կմ (համապատասխանաբար երկարություն և լայնություն) պարամետրեր։
2011-ին մի քանի խոշոր ճապոնական ընկերություններ ստեղծեցին համաշխարհային համատեղ նախագիծ: Այն ներառում էր 40 արբանյակների օգտագործում՝ տեղադրված արևային մարտկոցներով: Էլեկտրամագնիսական ալիքները կդառնան էներգիայի հաղորդիչներ դեպի Երկիր: Հայելին կտանի նրանցունենալով 3 կմ տրամագիծ։ Այն կենտրոնանալու է օվկիանոսի անապատային գոտում։ Նախագիծը նախատեսվում էր սկսել 2012թ. Սակայն տեխնիկական պատճառներով դա տեղի չունեցավ։
Խնդիրները գործնականում
Տիեզերական էներգիայի զարգացումը կարող է փրկել մարդկությանը կատակլիզմներից. Այնուամենայնիվ, նախագծերի գործնական իրականացումը բազմաթիվ դժվարություններ ունի։
Ինչպես պլանավորվել է, արբանյակների ցանցի տեղակայումը տիեզերքում ունի հետևյալ առավելությունները՝
- Մշտական ազդեցություն Արեգակի նկատմամբ, այսինքն՝ շարունակական գործողություն։
- Լիակատար անկախություն եղանակից և մոլորակի առանցքի դիրքից։
- Կառույցների զանգվածի և դրանց կոռոզիայի հետ կապված երկընտրանքներ չկան:
Պլանների իրականացումը բարդանում է հետևյալ խնդիրներով.
- Անտենայի հսկայական պարամետրեր՝ էներգիա մոլորակի մակերես փոխանցող։ Այսպիսով, օրինակ, 2,25 ԳՀց հաճախականությամբ միկրոալիքային վառարանների միջոցով նախատեսված փոխանցման համար նման ալեհավաքի տրամագիծը կլինի 1 կմ: Իսկ Երկրի վրա էներգիայի հոսք ընդունող գոտու տրամագիծը պետք է լինի առնվազն 10 կմ։
- Էներգիայի կորուստը Երկիր տեղափոխվելիս կազմում է մոտ 50%.
- Հսկայական ծախսեր. Մեկ երկրի համար դրանք շատ նշանակալի գումարներ են (մի քանի տասնյակ միլիարդ դոլար):
Սրանք տիեզերական էներգիայի դրական և բացասական կողմերն են: Առաջատար ուժերը զբաղվում են դրա թերությունները վերացնելու և նվազագույնի հասցնելու գործին։ Օրինակ, ամերիկյան ծրագրավորողները փորձում են լուծել ֆինանսական երկընտրանքները SpaceXs Falcon 9 հրթիռների օգնությամբ։Այս սարքերը զգալիորեն կնվազեցնեն նախատեսված ծրագրի իրականացման ծախսերը (մասնավորապես՝ SBSP արբանյակների արձակում)։
Լուսնային ծրագիր
Համաձայն Դեյվիդ Քրիսվելի հայեցակարգի, անհրաժեշտ է օգտագործել Լուսինը որպես հիմք անհրաժեշտ սարքավորումների տեղադրման համար:
Սա լավագույն տեղն է երկընտրանքը լուծելու համար: Բացի այդ, որտե՞ղ է հնարավոր տիեզերական էներգիա զարգացնել, եթե ոչ Լուսնի վրա։ Սա մի տարածք է, որը չունի մթնոլորտ և եղանակ։ Այստեղ էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը կարող է շարունակվել կայուն արդյունավետությամբ։
Բացի այդ, մարտկոցների շատ բաղադրիչներ կարելի է կառուցել լուսնային նյութերից, օրինակ՝ հողից: Սա զգալիորեն նվազեցնում է ծախսերը այլ կայանների տատանումների համեմատությամբ:
Իրավիճակը Ռուսաստանում
Երկրի տիեզերական էներգիայի արդյունաբերությունը զարգանում է հետևյալ սկզբունքների հիման վրա՝
- Էներգիայի մատակարարումը սոցիալական և քաղաքական խնդիր է մոլորակային մասշտաբով:
- Բնապահպանական անվտանգությունը տիեզերքի գրագետ հետազոտության արժանիքն է: Պետք է կիրառվեն կանաչ էներգիայի սակագներ. Այստեղ անպայման հաշվի է առնվում դրա կրողի սոցիալական նշանակությունը։
- Շարունակական աջակցություն էներգետիկ նորարարական ծրագրերին:
- Ատոմակայանների կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիայի տոկոսը պետք է օպտիմալացվի։
- Էներգիայի օպտիմալ հարաբերակցության նույնականացում գետնի և տարածության կենտրոնացման հետ:
- Տիեզերական ավիացիայի կիրառում կրթության և էներգիայի փոխանցման համար:
Տիեզերական էներգիան Ռուսաստանում փոխազդում է Դաշնային պետական միասնական ձեռնարկության NPO ծրագրի հետ: Լավոչկին. Գաղափարը հիմնված է արևային կոլեկտորների և ճառագայթային ալեհավաքների օգտագործման վրա: Հիմնական տեխնոլոգիաներ՝ Երկրից կառավարվող ինքնավար արբանյակներօդաչուի զարկերակային օգնություն։
Միկրոալիքային սպեկտրը կարճ, նույնիսկ միլիմետր ալիքներով, օգտագործվում է ալեհավաքի համար: Դրա շնորհիվ արտաքին տարածությունում կհայտնվեն նեղ ճառագայթներ։ Սա կպահանջի համեստ պարամետրերի գեներատորներ և ուժեղացուցիչներ: Այնուհետև կպահանջվեն զգալիորեն ավելի փոքր ալեհավաքներ։
ԾՆԻԻՄաշի նախաձեռնություն
2013 թվականին այս կազմակերպությունը (որը նաև Ռոսկոսմոսի հիմնական գիտական ստորաբաժանումն է) առաջարկեց կառուցել կենցաղային տիեզերական արևային էլեկտրակայաններ: Նրանց նախատեսված հզորությունը եղել է 1-10 ԳՎտ միջակայքում։ Էներգիան պետք է Երկիր փոխանցվի անլար ճանապարհով: Այդ նպատակով, ի տարբերություն ԱՄՆ-ի և Ճապոնիայի, ռուս գիտնականները մտադիր էին օգտագործել լազեր։
Միջուկային քաղաքականություն
Արևային մարտկոցների տեղակայումը տիեզերքում ենթադրում է որոշակի առավելություններ։ Բայց այստեղ կարևոր է խստորեն պահպանել անհրաժեշտ կողմնորոշումը։ Տեխնիկան չպետք է ստվերում լինի: Այս առումով մի շարք փորձագետներ թերահավատորեն են վերաբերվում լուսնային ծրագրին։
Իսկ այսօր ամենաարդյունավետ մեթոդը համարվում է «Տիեզերական միջուկային էներգիան՝ արևային տիեզերական էներգիան»։ Այն ներառում է հզոր միջուկային ռեակտորի կամ գեներատորի տեղադրում տիեզերքում։
Առաջին տարբերակն ունի հսկայական զանգված և պահանջում է մանրակրկիտ մոնիտորինգ և սպասարկում: Տեսականորեն այն կկարողանա ինքնուրույն աշխատել տիեզերքում մեկ տարուց ոչ ավել։ Սա չափազանց կարճ ժամանակ է տիեզերական ծրագրերի համար։
Երկրորդն ունի ամուր արդյունավետություն։ Բայց տիեզերական պայմաններում դժվար է տարբերվելնրա ուժը։ Այսօր ՆԱՍԱ-ի ամերիկացի գիտնականները նման գեներատորի կատարելագործված մոդել են մշակում։ Այս ուղղությամբ ակտիվորեն աշխատում են նաև հայրենական մասնագետները։
Տիեզերական էներգիայի զարգացման ընդհանուր դրդապատճառները
Դրանք կարող են լինել ներքին և արտաքին: Առաջին կատեգորիան ներառում է՝
- Աշխարհի բնակչության կտրուկ աճ. Որոշ կանխատեսումների համաձայն՝ 21-րդ դարի վերջին Երկրի բնակիչների թիվը կկազմի ավելի քան 15 միլիարդ մարդ։
- Էներգիայի սպառումը շարունակում է աճել։
- Էներգիայի արտադրության դասական մեթոդների կիրառումը դառնում է անտեղի։ Դրանք հիմնված են նավթի և գազի վրա։
- Բացասական ազդեցություն կլիմայի և մթնոլորտի վրա։
Երկրորդ կատեգորիան ներառում է՝
- Պարբերական անկումներ երկնաքարերի և գիսաստղերի մեծ մասերի մոլորակի վրա։ Ըստ վիճակագրության՝ դա տեղի է ունենում դարը մեկ անգամ։
- Փոփոխություններ մագնիսական բևեռներում. Չնայած այստեղ հաճախականությունը 2000 տարին մեկ է, սակայն սպառնալիք կա, որ հյուսիսային և հարավային բևեռները կփոխեն իրենց տեղերը: Հետո որոշ ժամանակով մոլորակը կկորցնի իր մագնիսական դաշտը։ Սա հղի է ճառագայթային լուրջ վնասներով, սակայն լավ հաստատված տիեզերական էներգիան կարող է պաշտպանություն դառնալ նման աղետներից:
