Космос для не космонавтов

Тем не менее есть и положительные примеры. Скажем, когда всё в том же Техасе из-за сильнейших заморозков 10 млн человек лишились электричества и тепла, а общий ущерб составил около 130 млрд долларов, производство именно солнечной энергии практически не пострадало. Тем не менее на него сегодня приходится около 2 % всей энергии в штате.

Так может всё-таки в космос?

Солнечные электростанции на Земле имеют серьёзные недостатки по довольно банальной причине – из-за физики. Мало того что половину времени на планете ночь, так ещё и существенную часть дневного времени суток небо затянуто облаками, что в итоге приводит к тому, что за год солнечная электростанция в умеренном климате вырабатывает в 8 раз меньше энергии, чем, скажем, атомная той же мощности.

Климат на планете равномерным не будет (во всяком случае, не в обозримом будущем), а потенциал солнечной энергетики мало кто оспаривает. Как и сказано выше, концепция солнечных электростанций в космосе появилась ещё до наступления эры космонавтики. В 1941 году Айзек Азимов опубликовал рассказ «Логика» (Reason), в котором без особых подробностей описал солнечную электростанцию, генерирующую с помощью фотоэлементов электроэнергию, которая, преобразовываясь в микроволны, отправляется на Землю, где расположено поле принимающих антенн (ректенн).

Интересно, что у Азимова на тот момент даже высшего образования не было, да и рассказ был совсем не про энергетику, но вскользь упомянутая технология с тех пор напрочь укоренилась сначала в умах фантастов, а затем и учёных по всему миру.

В 2008 году Япония стала первой страной, принявший специальный закон, в рамках которого национальной целью стало строительство космической солнечной электростанции. Многие страны уже включились в эту гонку, ведь энергетические проблемы, так или иначе, существуют, и решать их надо. Ну а тот, кто сделает это раньше остальных, скажем прямо, соберёт все сливки.

О том, что тепловая энергетика непосредственно приводит к смертям тысяч людей, уже сказано. Атомная довольно сильно себя дискредитировала из-за нескольких очень серьёзных аварий. И только солнечная в глазах общественности является наиболее перспективной, несмотря на то что данные, имеющиеся сегодня, говорят, что она, даже при очень серьёзных допущениях, не скоро сможет покрыть всё возрастающую потребность человечества в электричестве.

Самый очевидный выход – отправить солнечную электростанцию в космос

Все «земные ограничения» в космосе снимаются: облаков нет, а на геостационарной орбите станция всегда будет на Солнце (если быть точным, то кроме небольшого числа коротких затмений по 72 минуты, близ равноденствия, когда Земля будет располагаться между станцией и Солнцем) и над одной и той же точкой планеты.

При среднем КПД солнечных батарей 40 %, который имеют фотоэлементы на арсениде галлия, с одного их квадратного метра станция будет вырабатывать 4 400 кВт/ч в год. Человечество за год потребляет около 25 трлн кВт/ч. Несложными расчётами получаем, что нам необходимо 6 млрд м² солнечных панелей.

Если вы подумали, что на этом можно заканчивать разговор, то ошиблись, ведь речь идет о 6 000 м², площади почти четырёх Санкт-Петербургов; вы такую станцию, расположенную на геостационарной орбите, даже не заметите невооружённым глазом. И, повторюсь, речь о том, что одна такая станция (или, скажем пять с требуемой общей площадью панелей) позволит отказаться от всех остальных источников энергии на Земле.

Даже если учесть, что арсенид галлия слишком дорог, а КПД кремниевых солнечных батарей не превышает 25 %, то с ними станция вырастет менее чем в два раза – до 10 000 км².

Малозаметные минусы космической солнечной энергетики

Самый очевидный минус – это устройство солнечных панелей для космоса. Вообще, панель можно сделать максимально тонкой, вплоть до 100 нм, но это ведь не всё. Чтобы создать работающее устройство, необходимы подложка, которая обеспечит механическую прочность, проводник для отвода тока, стеклянное покрытие, которое будет снижать её износ, и, когда мы говорим об использовании в космосе, металлическая поверхность сзади, без которой не получится отводить тепло в виде инфракрасного излучения, без чего батарея будет перегреваться и очень быстро приходить в негодность. А ещё не стоит забывать о передающей энергию аппаратуре.

Как итог, каждый солнечный киловатт в открытом космосе на сегодня не может быть легче 10 кг. Дороговато выходит, если говорить о современных способах доставки грузов на орбиту, тем более когда мы говорим о геостационарной. Но не надо забывать о том, что космические технологии развиваются в достаточно широком спектре.