Загадки звездных островов. Книга 2 (сборник)

Поскольку размеры наземной антенны довольно велики — десять километров в диаметре, то управлять ею довольно сложно. Лучше подстраивать передающую антенну в космосе: ее площадь в сто раз меньше, а сложность электронного управления лучом антенны в первом приближении пропорциональна ее площади. Ориентиром для подстройки луча передающей антенны будет служить тонкий опорный радиолуч, излучаемый наземной антенной.

Приемную антенну можно выполнить в виде большого числа крошечных антенн диполей. (Пример дипольной антенны — индивидуальная внешняя или внутренняя телевизионная антенна, только размер диполя для наземной антенны в несколько раз меньше, так как для телевидения используются метровые волны, а электроэнергию предполагают передавать на дециметровых волнах.) Приемная антенна будет не только принимать сверхвысокочастотное излучение, но и преобразовывать его в постоянный ток. Подобные антенны-преобразователи называются ректеннами. Для этого каждый диполь снабжен миниатюрным выпрямителем, который преобразует радиоизлучение в постоянный ток. Токи всех диполей складываются и подаются либо в высоковольтную сеть постоянного тока, либо преобразуются в напряжение переменного тока. Специалисты подсчитали, что коэффициент полезного действия радиолинии электропередачи, то есть с выхода солнечных батарей до выхода в наземную высоковольтную сеть постоянного тока, составит 58 процентов, а выходная мощность, отдаваемая потребителям, — 5 миллионов киловатт. Есть проекты электростанций и на десять миллионов киловатт. Разнятся они главным образом размерами солнечных батарей.

Поскольку каждый диполь снабжен выпрямителем, то ширина луча приемной десятикилометровой антенны будет такой же, как у отдельного маленького липолика, у которого в довольно широком секторе нет резко выраженного направления приема. В этом можно убедиться, если повращать вокруг вертикальной оси обычную индивидуальную телевизионную антенну. Изменяя се положение в довольно широком угловом секторе (±10–20°), мы не добьемся заметного улучшения приема (когда поблизости есть большие строения, то могут быть и значительные изменения качества приема, по они объясняются другими причинами). Поэтому огромную приемную антенну не надо будет ориентировать на передающую антенну, что значительно упростит ее конструкцию. Приемную антенну можно сконструировать таким образом, чтобы она была прозрачной для света. Тогда расположенную под ней территорию можно использовать для других целей, например, для сельского хозяйства.

Выпрямление электрического тока сопровождается тепловыми потерями: выпрямительные диоды будут нагреваться, а тепло передаваться окружающему воздуху. В виде тепла будет рассеиваться не более 15 процентов передаваемого с орбиты излучения, и нагрев атмосферы не будет превышать нагрева, обычно наблюдаемого над городами. Этот эффект можно использовать для создания тепличного хозяйства под антенным полотном. По сравнению с тепловым загрязнением, которое сопровождает любой термодинамический процесс преобразования энергии, тепловое загрязнение от выпрямления сверхвысокочастотной энергии гораздо меньше.

Как и на орбитальной станции "Салют", на космической электростанции придется ориентировать на Солнце многокилометровые панели солнечных батарей, чтобы солнечные лучи падали отвесно на них. Для электростанции это наивыгоднейший режим работы. Расчеты, проведенные специалистами, показывают, что солнечные батареи должны быть сориентированы относительно Солнца с точностью 0,5°, а луч передающей антенны радиолинии передачи электроэнергии относительно наземной приемной антенны — с точностью ± 1°. Для управления положением и ориентации такой многокилометровой конструкции надо иметь более тысячи корректирующих двигателей. Они будут работать всего 5—10 дней в году. Так что должны быть предусмотрены рейсы космических танкеров для заправки корректирующих двигателей топливом. Для коррекции можно использовать и электронные двигатели. Тогда энергией их обеспечат солнечные батареи, но восполнять запасы рабочего тела все равно придется.