О солнечной станции замолвите слово
Очень интересный материал уважаемого newcopperbeard на тему солнечных электростанции в космосе.
Далее оригинальный текст автора.
А вот про это: http://ru-deep-space.livejournal.com/59191.html .Так что давайте помечтаем. Понятно, что подобные разработки, как и термоядерная энергетика, будут еще долго торпедироваться нефтяными баронами и шейхами, но тем не менее.
Выделим два ключевых момента:
- электростанции предполагается размещать на орбите Земли (геостационар).
- передавать энергию на Землю посредством излучения (твердотельные лазеры или генераторы микроволнового диапазона).
Тут есть ряд тонкостей:
Размещать подобное можно, действительно, только на геостационаре (чтобы станция была неподвижной относительно земной поверхности), в противном случае задача непомерно усложняется технически, а это значит, что приемники излучения придется размещать на экваторе или вблизи него.
Экваториальная Африка, Южная Америка, Юго-восточная Азия - районы политической нестабильности, размещать там серьезную и высокотехнологичную энергетическую инфраструктуру и растаскивать оттуда кабеля по всему миру, того, страшновато. Мы живем не в романе Лема "Магелланово облако" (к сожалению).
Мощность излучения Солнца у Земли - 1370 Вт/м^2. Это не очень много: гигаваттная (2/3 мощности ДнепроГЭС) панель солнечных батарей (даже при условии рекордного на сегодня КПД в 43%) будет иметь размеры 1300х1300 м.
Такой "парус" очень сложно ориентировать, а делать это будет нужно достаточно активно, т.к. такая панель, будучи фронтально развернутой к Солнцу, будет получать от потока солнечного ветра кинетическую энергию порядка 500 Дж/с (примерно такую энергию она получала бы, если бы по ней непрерывно палили из пулемета), иначе говоря, ее будет заметно "сдувать" с орбиты.
Навестись лазером в приемник по той же причине будет достаточно трудно: поворот луча на 1 угловую секунду (если лазер висит на геостационаре) будет означать сдвиг пятна излучения по земной поверхности на 184 метра. Да еще существует неустранимая расходимость пучка.
А почему бы нам не разместить солнечную станцию не на земной орбите, а, скажем, где-нибудь недалеко от границы солнечной фотосферы? Ну, скажем, в трех миллионах километров от Солнца? Жарко - зато плотность излучения там не жалкие 1370 Вт/м^2, а три с половиной мегаватта на квадратный метр! Здесь гигаваттная электростанция уже будет иметь размеры всего 17х17 м. Ну и дальше, а-ля Цандер, наращивая модулями, как конструктор "Лего"...
Да, но что делать с этими гигаваттами и тераджоулями, как возить на Землю? Передавать лучом - это из области ненаучной фантастики: за 150.000.000 км нам бы в Землю попасть, не то, что в приемник, да и расходимость пучка любого лазера не позволит (дифракционная расходимость пучка - это фундаментальное свойство, полностью ее подавить невозможно).
Пофиг! Будем заряжать аккумуляторы и возить их на Землю. ...Хватит ржать! Понятно, что традиционные аккумуляторы, запасающие электрическую (конденсаторы), электрохимическую (химические аккумуляторы), механическую (скоростные маховики, пневматические устройства) или тепловую ("термосы" с расплавами с высокой теплоемкостью) сюда не катят: их удельная емкость, ну, по максимуму, 100 кДж/кг (http://imlab.narod.ru/Energy/Accumulation/Accumulation.htm), энергия получится просто "бриллиантовой".
Аккумулятор должен быть ядерным, вот!.. Я тогда подумал о нейтриде (хватит ржать, я грю!..), у него вроде бы есть два состояния - твердое (стабильное) и жидкое (метастабильное), фазовый переход между ними сопровождается выделением экстремального количества энергии (что-то об этом, кажется, есть у Ландау), этим, кстати, объясняются фокусы, которые иногда выделывают нейтронные звезды. Но нейтрид еще надо наработать: все-таки мы живем не в романе "Магелланово облако".
А вот, к примеру, ядерная изомерия - почему бы и нет? Можно вкачивать в определенные ядра энергию, обсвечивая их гамма-излучением с резонансной энергией кванта и переводя тем самым в изомерное возбужденное состояние, а, привезя контейнер с изомером на Землю, каким-то образом индуцировать высвобождение запасенной энергии (разрядка аккумулятора - переход изомера в основное состояние). Варум, собственно, нихт?
Понятно, изомер должен быть достаточно долгоживущий. Вчера погуглил - есть такой! Оказывается, есть изомер -гафний-178m2 с периодом полуперехода в основное состояние 31 год. Удельная емкость запасенной таким изомером энергии - полтора тераджоуля на килограмм (иначе говоря, треть килотонны в тротиловом эквиваленте)! От такой печки уже можно начинать танцевать, нет? Выходит так:
- На близкой круговой околосолнечной орбите летает "зарядное устройство".
- Отправляем к нему кораблик, стормозив его относительно Земли и переведя на эллиптическую орбиту с перигелием, равным радиусу орбиты "зарядника". Кораблик под завязку грузим изомерными "батарейками".
- Стыкуемся с "зарядником", оставляем разряженные аккумуляторы, забираем заряженные.
Разгоняемся, летим обратно на Землю.
- Приземляемся, продаем "батарейки" по спекулятивным ценам (предварительно проведя рекламную кампанию а-ла "Энерджайзер").
...Не, экономику не считал. а)лениво б)завтра британские ученые, ой, в Сколково распилят тьфу, чото я совсем, короче, люди изобретут что-нибудь, и "экономика" кардинальным образом поменяется (на порядки)."
Оригинал публикации здесь
Собственно у меня есть несколько вопросов.
1. Насколько сложнее и дороже будет размещать приемники не на экваторе а в нормальных странах?
2. Если солнечный ветер с такой силой будет воздействовать на станцию около земли, то что же будет происходить ближе к Солнцу?
3. 150 млн. км. до Земли, это же сколько корабль будете лететь?
4. И конечно же волнует вопрос безопасности, учитывая ядерные батарейки.
Все самое интересное о космос здесь - ru_deep_space
Далее оригинальный текст автора.
А вот про это: http://ru-deep-space.livejournal.com/59191.html .Так что давайте помечтаем. Понятно, что подобные разработки, как и термоядерная энергетика, будут еще долго торпедироваться нефтяными баронами и шейхами, но тем не менее.
Выделим два ключевых момента:
- электростанции предполагается размещать на орбите Земли (геостационар).
- передавать энергию на Землю посредством излучения (твердотельные лазеры или генераторы микроволнового диапазона).
Тут есть ряд тонкостей:
Размещать подобное можно, действительно, только на геостационаре (чтобы станция была неподвижной относительно земной поверхности), в противном случае задача непомерно усложняется технически, а это значит, что приемники излучения придется размещать на экваторе или вблизи него.
Экваториальная Африка, Южная Америка, Юго-восточная Азия - районы политической нестабильности, размещать там серьезную и высокотехнологичную энергетическую инфраструктуру и растаскивать оттуда кабеля по всему миру, того, страшновато. Мы живем не в романе Лема "Магелланово облако" (к сожалению).
Мощность излучения Солнца у Земли - 1370 Вт/м^2. Это не очень много: гигаваттная (2/3 мощности ДнепроГЭС) панель солнечных батарей (даже при условии рекордного на сегодня КПД в 43%) будет иметь размеры 1300х1300 м.
Такой "парус" очень сложно ориентировать, а делать это будет нужно достаточно активно, т.к. такая панель, будучи фронтально развернутой к Солнцу, будет получать от потока солнечного ветра кинетическую энергию порядка 500 Дж/с (примерно такую энергию она получала бы, если бы по ней непрерывно палили из пулемета), иначе говоря, ее будет заметно "сдувать" с орбиты.
Навестись лазером в приемник по той же причине будет достаточно трудно: поворот луча на 1 угловую секунду (если лазер висит на геостационаре) будет означать сдвиг пятна излучения по земной поверхности на 184 метра. Да еще существует неустранимая расходимость пучка.
А почему бы нам не разместить солнечную станцию не на земной орбите, а, скажем, где-нибудь недалеко от границы солнечной фотосферы? Ну, скажем, в трех миллионах километров от Солнца? Жарко - зато плотность излучения там не жалкие 1370 Вт/м^2, а три с половиной мегаватта на квадратный метр! Здесь гигаваттная электростанция уже будет иметь размеры всего 17х17 м. Ну и дальше, а-ля Цандер, наращивая модулями, как конструктор "Лего"...
Да, но что делать с этими гигаваттами и тераджоулями, как возить на Землю? Передавать лучом - это из области ненаучной фантастики: за 150.000.000 км нам бы в Землю попасть, не то, что в приемник, да и расходимость пучка любого лазера не позволит (дифракционная расходимость пучка - это фундаментальное свойство, полностью ее подавить невозможно).
Пофиг! Будем заряжать аккумуляторы и возить их на Землю. ...Хватит ржать! Понятно, что традиционные аккумуляторы, запасающие электрическую (конденсаторы), электрохимическую (химические аккумуляторы), механическую (скоростные маховики, пневматические устройства) или тепловую ("термосы" с расплавами с высокой теплоемкостью) сюда не катят: их удельная емкость, ну, по максимуму, 100 кДж/кг (http://imlab.narod.ru/Energy/Accumulation/Accumulation.htm), энергия получится просто "бриллиантовой".
Аккумулятор должен быть ядерным, вот!.. Я тогда подумал о нейтриде (хватит ржать, я грю!..), у него вроде бы есть два состояния - твердое (стабильное) и жидкое (метастабильное), фазовый переход между ними сопровождается выделением экстремального количества энергии (что-то об этом, кажется, есть у Ландау), этим, кстати, объясняются фокусы, которые иногда выделывают нейтронные звезды. Но нейтрид еще надо наработать: все-таки мы живем не в романе "Магелланово облако".
А вот, к примеру, ядерная изомерия - почему бы и нет? Можно вкачивать в определенные ядра энергию, обсвечивая их гамма-излучением с резонансной энергией кванта и переводя тем самым в изомерное возбужденное состояние, а, привезя контейнер с изомером на Землю, каким-то образом индуцировать высвобождение запасенной энергии (разрядка аккумулятора - переход изомера в основное состояние). Варум, собственно, нихт?
Понятно, изомер должен быть достаточно долгоживущий. Вчера погуглил - есть такой! Оказывается, есть изомер -гафний-178m2 с периодом полуперехода в основное состояние 31 год. Удельная емкость запасенной таким изомером энергии - полтора тераджоуля на килограмм (иначе говоря, треть килотонны в тротиловом эквиваленте)! От такой печки уже можно начинать танцевать, нет? Выходит так:
- На близкой круговой околосолнечной орбите летает "зарядное устройство".
- Отправляем к нему кораблик, стормозив его относительно Земли и переведя на эллиптическую орбиту с перигелием, равным радиусу орбиты "зарядника". Кораблик под завязку грузим изомерными "батарейками".
- Стыкуемся с "зарядником", оставляем разряженные аккумуляторы, забираем заряженные.
Разгоняемся, летим обратно на Землю.
- Приземляемся, продаем "батарейки" по спекулятивным ценам (предварительно проведя рекламную кампанию а-ла "Энерджайзер").
...Не, экономику не считал. а)лениво б)завтра британские ученые, ой, в Сколково распилят тьфу, чото я совсем, короче, люди изобретут что-нибудь, и "экономика" кардинальным образом поменяется (на порядки)."
Оригинал публикации здесь
Собственно у меня есть несколько вопросов.
1. Насколько сложнее и дороже будет размещать приемники не на экваторе а в нормальных странах?
2. Если солнечный ветер с такой силой будет воздействовать на станцию около земли, то что же будет происходить ближе к Солнцу?
3. 150 млн. км. до Земли, это же сколько корабль будете лететь?
4. И конечно же волнует вопрос безопасности, учитывая ядерные батарейки.
Все самое интересное о космос здесь - ru_deep_space