ЦНИИмаш считает возможным передавать гигаватты из космоса на Землю по лазерному каналу
Головное научное учреждение Роскосмоса — ЦНИИмаш выступил с инициативой создания российских космических солнечных электростанций (КСЭС) мощностью 1–10 ГВт с беспроводной передачей электроэнергии наземным потребителям.
Идея состоит в том, чтобы разместить на геостационарной орбите отражатели, которые будут улавливать солнечную энергию, преобразовывать ее и отправлять на Землю.
— В настоящее время в США консорциум, в который входят Lockheed Martin, Boeing, JPL, Центр Маршалла, Центр Гленна, а также ряд университетов, планирует создать коммерческую КСЭС гигаваттного уровня к 2016 году, — говорит главный научный сотрудник ЦНИИмаша Валерий Мельников. — Китай намерен участвовать в этом рынке. Группа японских корпораций во главе с Mitsubishi Corporation планирует построить КСЭС гигаваттного уровня к 2025 году в рамках проекта Solarbird. Общая сумма инвестиций в создание КСЭС оценивается в $24 млрд.
По мнению представителей ЦНИИмаша, в новых экономических условиях направление создания КСЭС может определять в перспективе темп развития космической техники.
Разрабатываемая зарубежными компаниями концепция КСЭС состоит в следующем: от солнечной батареи большой площади (несколько квадратных километров), расположенной в космосе, электроэнергия собирается и преобразуется в СВЧ-сигнал, который передающей антенной транслируется на наземную антенну. На Земле происходит преобразование СВЧ-сигнала в электричество с приемлемыми параметрами.
— В последние годы в мире резко возрос интерес к КСЭС с лазерным каналом передачи энергии в связи с успешным развитием инфракрасных полупроводниковых лазеров и особенно волоконных лазеров, — говорит Мельников. — Концепция лазерной КСЭС близка к СВЧ-варианту: солнечные батареи питают твердотельные лазеры, распределенные по их площади. От лазеров по волоконным световодам энергия собирается к центральной оптической системе, передающей энергию на Землю, где она фотоэлектрическими преобразователями снова превращается в электричество.
Инфракрасные твердотельные лазеры дают ряд существенных преимуществ, отмечает ученый.
— Значительно меньшая расходимость лазерного луча по сравнению с СВЧ-сигналом дает на порядки меньшую площадь передающих и приемных систем, а из-за малой площади приема появляется возможность энергоснабжения высокоширотных регионов России, Канады, Гренландии и других островов в северных широтах, а также Антарктиды от КСЭС, находящейся на геостационарной орбите, — говорит Мельников.
В ЦНИИмаше обращают внимание, что американские и японские разработчики пошли по пути использования СВЧ-преобразования, которое сегодня представляется значительно менее эффективным, чем лазерное. По словам Мельникова, их разработки базируются на многокилометровых каркасных конструкциях, значительно менее эффективных, чем бескаркасные центробежные, опыт создания которых имеется только в России.
— В феврале 1993 года на транспортно-грузовом корабле «Прогресс» был проведен космический эксперимент «Знамя 2» по раскрытию тонкопленочного центробежного отражателя диаметром 20 м и массой 4 кг, — говорит представитель ЦНИИмаша. — Эксперимент может стать базой для создания центробежных солнечных батарей и других космических крупногабаритных конструкций. Для России открывается возможность путем создания КСЭС с лазерным каналом передачи энергии от бескаркасных центробежных солнечных батарей занять лидирующее место в мировом процессе разработки промышленных КСЭС.
Иван Чеберко
