Потребность в электроэнергии резко возрастает ранним утром и поздним вечером, когда солнечные батареи не могут помочь. Но исследователи из Шотландии говорят, что затраты на орбитальные запуски становятся настолько низкими, что гигантские отражатели космического базирования вскоре могут стать жизнеспособным способом обеспечения этих временных интервалов энергией.
Возможно, вы могли бы рассматривать это как другой способ создания космической солнечной энергии – но вместо того, чтобы размещать гигантские фотоэлектрические батареи в небе и пытаться направить энергию на Землю, вы просто подвешиваете на орбите большие зеркальные конструкции и используете их для отправлять больше солнечной энергии на поверхность для сбора наземными установками.
Эти орбитальные отражатели — очень старая идея. Действительно, Герман Оберт предложил нечто очень похожее в своей книге 1929 года Пути к космическим полетам, который он рассматривал как потенциальный способ освещения городов, защиты посевов от ночных заморозков и, возможно, даже сохранения целых территорий Крайнего Севера свободными ото льда, делая их более пригодными для жизни в изнурительные темные зимы.
Имейте в виду, он также предупредил, что такие устройства могут использоваться для концентрации солнечной энергии на небольших территориях в военных целях: «с ее помощью можно взорвать заводы по производству боеприпасов, вызвать торнадо и грозы, уничтожить марширующие войска и их резервы». , целые города сожжены, и вообще нанесен самый большой ущерб». Но оставим это на минутку!
Зеркала будут направлять солнечный свет к большим солнечным батареям на поверхности, а затем отворачиваться, когда они выходят за пределы досягаемостиУниверситет Глазго
Более того, российские ученые доказали, что эта концепция возможна еще в 1993 году, когда их 20-метровое (66 футов) космическое зеркало Знамя-2 отразил на Землю тусклую вспышку света, которую можно было увидеть в ночном небе из некоторых частей Европы.
Команда из Университета Глазго считает, что сейчас самое время серьезно заняться солнечными отражателями, поскольку SpaceX и другие частные компании обещают, что вскоре снизят стоимость одного килограмма орбитальных запусков до достаточно низкого уровня, чтобы эти отражатели могли стать коммерчески жизнеспособными.
Вот приблизительная идея того, что исследователи называют проектом Solspace: вы отправите несколько спутников-рефлекторов на высокую солнечно-синхронную орбиту, предназначенную для отслеживания примерно одной и той же наземной траектории каждый день. Этот путь будет выбран для того, чтобы сделать отражатели видимыми с как можно большего количества крупных наземных солнечных электростанций.
Большие отражатели можно наводить на орбиту с помощью электрических гироскопов. Университет Глазго
На каждом спутнике будет установлен шестиугольный отражатель из алюминизированного каптона, каждая сторона которого будет иметь длину 250 м (820 футов) и общую площадь 162 380 кв. м (1,75 миллиона кв. футов).
Этими отражателями можно было управлять и наводить их на орбиту с помощью четырех гироскопов управления моментом с электрическим приводом в пирамидальной конфигурации; ускоряя и замедляя эти гироскопы, вы могли вращать весь отражатель в любом направлении.
SOLSPACE — Концепция орбитального солнечного отражателя
Поскольку рефлекторы расположены на орбитальной высоте около 900 км (примерно в два раза выше, чем у МКС), команда утверждает, что каждый проход зеркала может освещать участок поверхности площадью 10 квадратных километров (3,9 квадратных мили) в течение примерно 17 минут, обеспечивая примерно 34-36 МВт дополнительной энергии на поверхность за проход. Таким образом, крупные солнечные фермы, такие как предприятие Sun Cable в северной Австралии, могут улавливать эту энергию с любой эффективностью, с которой они могут работать, производя электроэнергию в периоды пикового спроса, когда в противном случае они бы ничего не делали.
Рефлекторы Solspace будут фокусироваться на массиве до тех пор, пока они смогут доставлять полезную энергию, а затем вращаться, чтобы отклонить энергию в космос, пока не пройдут над следующей большой солнечной батареей, обслуживая, как мы надеемся, множество солнечных батарей каждый день и, возможно, даже становясь учет при планировании новых солнечных батарей. Если бы можно было спланировать маршрут, охватывающий 13 крупных солнечных электростанций в день с пятью орбитальными отражателями, система могла бы доставлять 284 МВт солнечной энергии в день.
Вызовет ли это световое загрязнение? Нет, говорит команда Глазго. «По нашим оценкам, даже при самом ярком освещении уровень освещенности будет длиться всего несколько минут на каждый отражатель и не превысит уровень пасмурного дня», — пишет член команды проекта Solspace Онур Челик в The Conversation.. «Это означает, что, если вы не находитесь очень близко к солнечной электростанции, большую часть времени освещение может быть даже не заметно, особенно на рассвете или в сумерках, когда небо уже довольно яркое по сравнению с ночным временем».
От сумерек до генерация солнечного дневного света благодаря множеству орбитальных отражателейУниверситет Глазго
Таким образом, орбитальные отражатели будут обеспечивать повышение мощности на рассвете/сумерках, чтобы конкурировать или увеличивать энергию, поставляемую краткосрочными решениями по хранению энергии на уровне сети, такими как литиевые батареи. Для справки, в настоящее время приведенная стоимость хранения (LCoS) батарей составляет около 314 долларов США за МВт хранимой и высвобождаемой энергии.
Проект Solspace нацелен на достижение приведенной стоимости энергии (LCoE) ближе к 70 долларам США для солнечной генерации, отраженной в космосе, при условии, что срок эксплуатации составит около 20 лет, а стоимость запуска составит около 232 долларов США за килограмм.
Согласно Обзору исследований безопасности ДжорджтаунаМногоразовые ракеты Falcon 9 от SpaceX снизили цену орбитального запуска примерно до 1520 долларов США за кг. Гораздо более крупная ракета Starship снизит эту стоимость до менее 1000 долларов США за кг, как только она начнет коммерческие услуги по запуску, и Илон Маск предсказал, что как только несколько многоразовых звездолетов начнут работать с высокой частотой запусков, эта стоимость тоже упадет на столько же. как 90% в течение 2-3 лет.
Команда Solspace провела исследование практические аспекты системы орбитальных отражателей в новой статье Университета Глазго
Возможно, вы не захотите сверять часы с предсказанием Маска, но SpaceX, безусловно, уже добилась ошеломляющих результатов, открывая всевозможные орбитальные возможности, которые, возможно, никогда не появятся. были возможны в рамках программ запуска НАСА. Таким образом, хотя сроки почти наверняка очень оптимистичны, кажется справедливым ожидать, что затраты на запуск в размере 232 долларов США за кг, необходимые Solspace, будут реализованы в не столь отдаленном будущем.
Таким образом, эти орбитальные солнечные отражатели, безусловно, могли бы стать жизнеспособными, если бы все, что они делали, было питанием ряда крупных солнечных ферм по всему миру. Что касается других применений, таких как борьба с морозами, предоставление урожаям немного больше солнца, освещение города и многое другое… Ну, кто знает, возможно, они еще будут на столе, как только эти вещи будут развернуты.
Исследование находится в открытом доступе в журнале Advances in Space Research.
