В 100 раз требуется сократить стоимость запуска ракет для создания КСЭС
Японский проект
В Японии для создания орбитальной солнечной электростанции объединились шестнадцать компаний, включая Mitsubishi Heavy Industries. Станция призвана поставлять энергию 300 тысячам домов в окрестностях Токио.
Space solar power system (SSPS) предусматривает развёртывание на геостационарной орбите поля из солнечных панелей площадью примерно 4-6 квадратных километров. Произведённую ими энергию вниз будет доставлять либо поток микроволнового излучения, либо мощный и высокоэффективный лазер. Средняя выходная мощность такой системы должна составить 1 гигаватт («на грунте», с учётом всех потерь при передаче из космоса), пиковая - 1,6 гигаватта.
Для построения космической солнечной электростанции нужно решить ряд непростых вопросов, главный из которых - сборка основного сооружения на орбите и стоимость системы, в которой львиную долю составит даже не цена солнечных преобразователей, а затраты на запуски ракет. Японцы рассчитывают, что при росте масштаба реализации «космическое электричество» обещает стать недорогой и «зелёной» альтернативой нефти. К тому же они подсчитали: проект может стоить «всего» 22 млрд долларов (против одного «американского» триллиона), если расценки на подъём сравнительно тяжёлых аппаратов на орбиту снизятся до 110 млн за пуск.
Примерно в 2015 году японцы намерены запустить на низкую орбиту демонстрационный спутник, который будет не только вырабатывать электричество своими солнечными панелями, но и сбрасывать его на Землю по «силовому лучу». Мощность такого прототипа летающей солнечной станции составит 100 киловатт. А полноразмерную промышленную установку на геостационаре Япония намерена развернуть в 2025-30 году.
Взгляды правительства "являются определенной вехой в энергетике и вызвали большое волнение среди исследователей солнечных космических энергоустановок", - заявил президент Университета Киото Хироши Мацумото (Hiroshi Matsumoto).
Япония занимается исследованиями в данной области начиная с 80-х годов. В 1983 и 1993 Мацумото в ионосферу была запущена ракета с целью исследования распространения микроволн (H. Мацумото Radio Sci. Bull. 273, 11-35, 1995). В марте этого года группа ученых из Университета Киото впервые использовала микроволны для передачи энергии с неподвижно висящего на высоте 30 метров дирижабля на поверхность Земли.
Текущие планы предусматривают расширение исследований, а именно серию тестов, где каждый последующий тест со все большей мощностью. Сперва будет продемонстрирована наземная передача энергии в киловаттном диапазоне мощности. Далее передача той же мощности из космоса, либо с японского модуля Кибо пристыкованного к МКС, либо с небольшого спутника. К 2020 исследователи рассчитывают иметь опытный образец спутника, передающего энергию в диапазоне мощности в сотни киловатт, а к 2030 - в гигаваттном диапазоне. Как это видится сегодня, система, запущенная к 2030 году, будет представлять собой, массив солнечных элементов шириной в несколько километров, с массивом передающих антенн в 1 миллиард штук, каждая из которых размером в 5-10 сантиметров, направленных в сторону Земли.
Цель состоит в том, чтобы сделать спутники стоимостью менее 1 триллиона йен (11 миллиардов долларов США) каждый. Их стоимость в настоящее время оценивается в сто раз больше. Одна из проблем, которую предстоит решить, это увеличение эффективности передачи энергии до уровня в 75%. В эксперименте с дирижаблем она составила только 40%, хотя на нем и использованы иные технологии, чем те, что предполагаются на спутнике.
Также в сто раз требуется сократить стоимость запуска ракет. Рассматриваются варианты использования многоразовых ракет. На встрече в Токийском Университете в ноябре обсуждалось, как удаленный источник микроволн может питать ракету. Это позволило бы ракетам нести меньше топлива, больше антенн и солнечных батарей, что помогло бы в строительстве солнечных электростанций космического базирования.
Согласно оценка Мацумото для демонстрации технологии спутников-солнечных электростанций на поверхности Земли потребуется от 2 до 3 миллиардов йен, для демонстрации в космосе от 10 до 50 миллиардов йен.
Национальный план космической деятельности призывает "всю Японию" в течении трех лет подготовиться к демонстрации солнечной электростанции космического базирования.
Как заявил Джона Мэнкинс (John Mankins), возглавлявший отдел солнечных космических энергоустановок в НАСА: "Япония очень хорошо сформулировала планы и намерена проложить путь в этой области, интерес же США к ней несколько угас". Большинство усилий в США в данном направлении идет со стороны частных компаний и некоммерческих организаций. В апреле этого года компания Solaren (Калифорния, США) подписала контракт с Pacific Gas and Electric (Сан-Франциско, США) на производство 200 мегаватт энергии на солнечной спутниковой электростанции начиная с 2016 года.
Солнечные электростанции космического базирования были мечтой в течении нескольких десятилетий как в США, так и в Японии. Им не страшны ни тучи, ни ночь. Однако высокая стоимость их создания была сдерживающим фактором. Тем не менее теперь у Японии появилось новое понимание данного вопроса. В июне там был представлен национальный космический план, призывающий к программе "мирового лидерства в сфере солнечной энергетики космического базирования". В начале ноября в Университете Киото была проведена встреча политиков, инженеров и ученых по данному вопросу.
Мои коменты: КТС Orbitron, таким образом, единственная на обозримую перспективу транспортная система, которая решает задачу сократить в 100 раз затраты на доставку грузов на космические стройки глобальной энергетики.
