Гелиоэнергетика
В последние десятилетия XX века человечество столкнулось с очень серьезными проблемами, каждая из которых приобрела для нас поистине судьбоносное значение. Обратим внимание на пути решения глобальной энергетической проблемы, или, как говорят сейчас, глобального энергетического кризиса.
По оценкам специалистов, человечество в настоящее время производит 10 триллионов (1013) ватт энергии различного вида. А к середине XXI века количество производимой энергии может возрасти на целый порядок, то есть достичь 100 триллионов (1011) ватт, что составит уже 1/1000 часть от падающей на Землю солнечной энергии.
В XXI веке ожидается появление первых термоядерных электростанций. Работать они будут на тяжелом изотопе водорода - дейтерии. Для реактора термоядерной электростанции в сутки потребуется всего лишь 34 г дейтерия (сущая мелочь!), а его запасы в океанах прямо-таки неисчерпаемые.
Одним из самых перспективных направлений энергетики будущего наряду с термоядерными электростанциями следует считать развитие космической гелиоэнергетики, то есть создание солнечных космических электростанций. Ведь энергия нашего дневного светила практически неисчерпаема и экологически чиста.
Давайте определим полное излучение Солнца. Для этого энергию, падающую в течение одной секунды на один квадратный сантиметр, то есть 1/60 часть солнечной постоянной, умножим на число квадратных сантиметров на поверхности сферы с радиусом, равным среднему радиусу земной орбиты - 149 600 000 км, или 1,496·1013 см.
Исходя из соотношения: 1 ватт эквивалентен 0,239 калории тепла, получим: 3,9·1026 ватт. Такова мощность полного излучения Солнца.
Из этого колоссального потока солнечной энергии Земля перехватывает менее одной двухмиллиардной доли (1/2 200 000 000 часть). Но даже из того, что попадает на нашу планету, добрая треть лучистой энергии Солнца отражается обратно в межпланетное пространство. В конечном счете наша Земля, и в том числе мы, ее обитатели, довольствуемся лишь 1/3 500 000 000 той энергии, которая излучается дневным светилом. В численном выражении это составляет 110 миллионов миллиардов ватт (1,1·1011Вт). И все же это в 10 тыс. раз больше, чем в настоящее время производится различного вида энергии земной цивилизацией. Как видим, наше Солнце, подобно другим звездам, является весьма энергорасточительным светилом.
Первым обратил внимание на безвозвратную потерю для человечества почти всей лучистой энергии Солнца основоположник теоретической космонавтики К. Э. Циолковский. И он стал искать способы овладения этой поистине несметной энергией. Ученый строил планы выведения в космос с помощью им же изобретенных ракет на жидком топливе специальных устройств для утилизации (использования) солнечной энергии.
Сбор лучистой энергии Солнца в открытом космосе имеет важные преимущества. Это, прежде всего, высокий уровень потока солнечной радиации - на единицу площади в космосе поступает в среднем раз в десять больше солнечной энергии, чем на такую же площадь земной поверхности.
Следующий важный момент в работе космической гелиостанции - непрерывность процесса производства энергии. Космическая гелиоустановка может "перехватывать" солнечные лучи практически непрерывно.
Но чтобы воспользоваться всеми преимуществами космической гелиоэнергетики, человечеству необходимо решить очень сложные задачи. Главная из них - выведение в космос составных частей солнечной электростанции, сборка их на орбите и в дальнейшем обслуживание этой электростанции квалифицированными специалистами. При мощности гелиоустановки 1 млн киловатт космическая электростанция будет представлять собой весьма грандиозное сооружение массой 10-20 тыс. т, а площадь солнечного коллектора, основанного на фотоэлектрическом способе преобразования лучистой энергии Солнца, должна достигать 10 км2!
Надо думать, что во второй половине XXI века индустриализация околоземного космического пространства (включая Луну) станет одним из основных направлений практической деятельности землян. И в случае успешного решения этой задачи человечество получит новый экологически чистый источник энергии. Это будет лучистая энергия Солнца, преобразованная в электрический ток. Академик С. П. Королев (1907-1966), с именем которого связано начало космической эры, так охарактеризовал научно-технический прогресс человечества: "То, что вчера было лишь мечтой, сегодня становится реальной задачей, а завтра - свершением".
О.Н. Коротцев
По оценкам специалистов, человечество в настоящее время производит 10 триллионов (1013) ватт энергии различного вида. А к середине XXI века количество производимой энергии может возрасти на целый порядок, то есть достичь 100 триллионов (1011) ватт, что составит уже 1/1000 часть от падающей на Землю солнечной энергии.
В XXI веке ожидается появление первых термоядерных электростанций. Работать они будут на тяжелом изотопе водорода - дейтерии. Для реактора термоядерной электростанции в сутки потребуется всего лишь 34 г дейтерия (сущая мелочь!), а его запасы в океанах прямо-таки неисчерпаемые.
Одним из самых перспективных направлений энергетики будущего наряду с термоядерными электростанциями следует считать развитие космической гелиоэнергетики, то есть создание солнечных космических электростанций. Ведь энергия нашего дневного светила практически неисчерпаема и экологически чиста.
Давайте определим полное излучение Солнца. Для этого энергию, падающую в течение одной секунды на один квадратный сантиметр, то есть 1/60 часть солнечной постоянной, умножим на число квадратных сантиметров на поверхности сферы с радиусом, равным среднему радиусу земной орбиты - 149 600 000 км, или 1,496·1013 см.
Исходя из соотношения: 1 ватт эквивалентен 0,239 калории тепла, получим: 3,9·1026 ватт. Такова мощность полного излучения Солнца.
Из этого колоссального потока солнечной энергии Земля перехватывает менее одной двухмиллиардной доли (1/2 200 000 000 часть). Но даже из того, что попадает на нашу планету, добрая треть лучистой энергии Солнца отражается обратно в межпланетное пространство. В конечном счете наша Земля, и в том числе мы, ее обитатели, довольствуемся лишь 1/3 500 000 000 той энергии, которая излучается дневным светилом. В численном выражении это составляет 110 миллионов миллиардов ватт (1,1·1011Вт). И все же это в 10 тыс. раз больше, чем в настоящее время производится различного вида энергии земной цивилизацией. Как видим, наше Солнце, подобно другим звездам, является весьма энергорасточительным светилом.
Первым обратил внимание на безвозвратную потерю для человечества почти всей лучистой энергии Солнца основоположник теоретической космонавтики К. Э. Циолковский. И он стал искать способы овладения этой поистине несметной энергией. Ученый строил планы выведения в космос с помощью им же изобретенных ракет на жидком топливе специальных устройств для утилизации (использования) солнечной энергии.
Сбор лучистой энергии Солнца в открытом космосе имеет важные преимущества. Это, прежде всего, высокий уровень потока солнечной радиации - на единицу площади в космосе поступает в среднем раз в десять больше солнечной энергии, чем на такую же площадь земной поверхности.
Следующий важный момент в работе космической гелиостанции - непрерывность процесса производства энергии. Космическая гелиоустановка может "перехватывать" солнечные лучи практически непрерывно.
Но чтобы воспользоваться всеми преимуществами космической гелиоэнергетики, человечеству необходимо решить очень сложные задачи. Главная из них - выведение в космос составных частей солнечной электростанции, сборка их на орбите и в дальнейшем обслуживание этой электростанции квалифицированными специалистами. При мощности гелиоустановки 1 млн киловатт космическая электростанция будет представлять собой весьма грандиозное сооружение массой 10-20 тыс. т, а площадь солнечного коллектора, основанного на фотоэлектрическом способе преобразования лучистой энергии Солнца, должна достигать 10 км2!
Надо думать, что во второй половине XXI века индустриализация околоземного космического пространства (включая Луну) станет одним из основных направлений практической деятельности землян. И в случае успешного решения этой задачи человечество получит новый экологически чистый источник энергии. Это будет лучистая энергия Солнца, преобразованная в электрический ток. Академик С. П. Королев (1907-1966), с именем которого связано начало космической эры, так охарактеризовал научно-технический прогресс человечества: "То, что вчера было лишь мечтой, сегодня становится реальной задачей, а завтра - свершением".
О.Н. Коротцев