Техника - молодёжи 1981-03, страница 8

СБОРОЧНО-ПРОИЗВОД

ственная ваза

Луна

приемник

грунта

рулник-ускоритель

завод по \ переработке полУФЭБРикатов

земля

Лунно-орбитальный производ

ственный комплекс по созданию КЭС.

КЭС на внутренней гелиоцентрической орбите.

ОСНОВНЫЕ ТРУДНОСТИ НА ПУТИ СОЗДАНИЯ КЭС

Хотя сами КЭС и будут давать чистую энергию, на пути разверты вания в космосе их большого чие ла, достаточного для создания изо билия энергии на Земле, стоят не только ресурсные, но и экологиче ские ограничения, связанные с особенностью эксплуатации ра кетно-космических систем. По расчетам специалистов, создание системы КЭС позволит транслировать на Землю электроэнергию полезной мощностью 1,5 млрд. кВт, что соответствует прогнозной оценке всего мирового производства электроэнергии в 2000 году. При единичной мощности серийной КЭС в 10 млн. кВт число эксплуатируемых станций должно составить 150 единиц. Общая масса станций, составленная массами солнечных батарей, алюминиевых конструкций, распределительных сетей, электронных приборов и других элементов, будет фантастической — 5—10 млн. т. Для выведения этого груза и средств орбитальной транспортировки на низкие околоземные орбиты с помощью сверхмощных РН потребуется ракетного топлива суммарной массой порядка 200—400 млн. т. Массы необходимых полупроводниковых материалов и компонентов ракетного топлива превышают прогнозные оценки их мирового производства на несколько порядков. Следует учитывать также большой объем первоначальных энергозатрат, связанных с производством полупроводниковых материалов для солнечных батарей, алюминия для силовой конструкции, электронных приборов, жидкого водорода и т. д. Для возмещения электроэнергии, затраченной на производство и выведение одной КЭС, потребуется ее работа в течение двух лет.

Выведение элементов КЭС с Земли на низкие околоземные орбиты с помощью высокоэкономичных, сверхмощных РН будет сопровождаться засорением атмосферы горячими продуктами сгорания ракетного топлива. Учитывая несовершенство технологических процессов производства на Земле топлива и элементов конструкции КЭС (полупроводниковых фотопреобразователей, силовых элементов, приборов), следует ожидать при этом значительных тепловых выбросов в атмосферу (до 10'⁵ ккал при производстве и выведении только од

ной КЭС). Это чревато серьезными экологическими нарушениями, изменением установившегося равновесия глобальных атмосферных процессов. Таким образом, ресурсные и экологические ограничения представляют собой весьма серьезные проблемы, стоящие на пути перевода мировой энергетики в новое русло.

ВЫХОД — В РАЗВИТИИ

КОСМИЧЕСКОГО

ПРОИЗВОДСТВА

Одним из возможных путей преодоления трудностей является использование для строительства КЭС материалов Луны и астероидов. По оценкам специалистов, космическая электростанция на 90% может быть изготовлена из лунных и других внеземных материалов. В этом случае отпадает необходимость в выведении с Земли больших полезных грузов и, следовательно, в наземном производстве большого количества ракетного топлива, снимается проблема засорения атмосферы его продуктами сгорания. Однако в космическом пространстве должны быть созданы эффективные системы добычи, переработки и транспортировки сырья, производственные и сборочные комплексы, что потребует, в свою очередь, создания орбитальных станций с большой численностью экипажа, лунных баз и станций и, следовательно, выведения с Земли полезных грузов большой массы. К сожалению, расчеты показывают, что при строительстве КЭС из внеземных материалов сырьевая и экологическая проблемы в значительной степени остаются в силе.

Существует принципиально иной способ разрешения главного ограничения, стоящего на пути широкого развития космических энергетических систем. Идея этого способа заключается в том, что КЭС создаются не у Земли, а в областях

околосолнечного пространства с повышенным уровнем солнечной радиации, то есть в приближении космической электростанции к светилу на расстояние орбиты Меркурия и даже ближе. Ведь известно, что если у Земли мощность потока лучистой энергии Солнца, падающей на один квадратный метр поверхности, расположенной перпендикулярно к лучам (солнечная постоянная), равна 1,4 кВт/м², то на расстоянии 0,1 астрономической едицицы от Солнца уже 140 кВт/м². Это означает, что при выведении КЭС на круговую орбиту вокруг Солнца радиусом около 15 млн. км солнечных батарей будет на два порядка меньше, чем у электростанции той же мощности на геостационарной орбите Соответственно снизятся и массовые характеристики энергоустановки КЭС.

Доставка КЭС на близкую к Солнцу орбиту может быть осуществлена на гелиоцентрическом участке полета самовыведением с использованием электрореактивных двигателей, питаемых солнечной энергоустановкой станции. Передача энергии с КЭС на приемные наземные или орбитальные устройства может выполняться с помощью луча лазера. Успехи в разработке сверхмощных квантовых генераторов непрерывного действия позволяют рассчитывать на создание в будущем систем, обеспечивающих передачу и прием энергии на астрономических расстояниях. Если предположить, что угол полураствора луча лазера может быть в будущем доведен специальными средствами фокусировки до значений порядка 10 ⁹ радиана, размеры передающей и приемной систем не будут достигать больших значений. Следует учитывать, что наведение и управление лазерным лучом на астрономических расстояниях представляют исключительные трудности, однако все они носят в основном технический характер. Проблематичными явятся

6