Техника - молодёжи 1981-03, страница 9

также и организация обслуживания и ремонта удаленной от Земли КЭС, обеспечение круглосуточное™ энергоснабжения и многие другие вопросы. Однако снижение потребной массы КЭС на два порядка настолько велико, что может существенно ускорить использование космических электростанций в энергетике мира.

Интерес представляет также предложение о вынесении приемных устройств с поверхности Земли в стратосферу, что позволит осуществлять эффективную передачу энергии в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн. При этом резко сократятся размеры передающих и приемных антенн, существенно снизятся затраты на создание системы приема и передачи энергии. Подъем приемной антенны предполагается осуществить с помощью аэростатических аппаратов (дирижаблей) большой грузоподъемности, управляемых автоматически.

Разработка КЭС представляет собой сложнейшую задачу, относящуюся к различным научным дисциплинам — космонавтике, ракетостроению, энергетике, электронике, электротехнике, материаловедению, экономике, экологии. Все эти отрасли в настоящее время находятся в стадии бурного развития. Нет сомнений в том, что ученые и инженеры найдут эффективные способы преодоления трудностей, стоящих на пути создания космических энергетических комплексов.

Анализ проектных характеристик КЭС различного типа с учетом достижений развивающейся науки и техники потребует проведения масштабных исследований, поиска новых нестандартных решений. Эта увлекательная и благодарная работа ляжет на плечи тех, кто сегодня за школьной партой усваивает начальные премудрости наук, кого вдохновят на трудную и кропотливую работу величественные цели достижения изобилия материальных благ для всех людей планеты.

3. КЭС

С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИКОВ

ЕВГЕНИЙ ВАСИЛЬЕВ,

доктор технических наук, профессор

БОРИС БЕЛЯЕВ,

старший научный сотрудник

Создание космических солнечных электростанций настолько непростое дело, что вновь и вновь возникает вопрос, почему бы подобные солнечные станции не строить на Земле. Но цифры неумолимы:

интенсивность потока солнечной энергии в космосе равна 1,4кВт/м²; в ясную погоду максимум солнечного потока на Земле в 1,2 раза меньше; средняя интенсивность света в 3 раза меньше максимальной за счет смены дня и ночи; дополнительно интенсивность уменьшается пропорционально косинусу угла падения лучей в зависимости от широты местности и значительно снижается в облачную погоду.

Таким образом, в южных широтах СССР, в местности с почти круглогодичной безоблачностью; средняя интенсивность светового потока не превышает 20% интенсивности в космосе.

Оценим теперь потери при работе КЭС. Они будут определяться, во-первых, КПД преобразования энергии постоянного тока в СВЧ излучение, равным 0,8—0,9, во-вторых, КПД передачи СВЧ излучения от антенны в космосе к антенне на Земле, зависящим от экономической целесообразности использовать для преобразования в промышленный ток окраинные области главного лепестка СВЧ излучения, (примерное значение 0,9) и, нако

нец, КПД "преобразования СВЧ излучения в промышленный ток, значение которого в перспективных преобразователях достигнет 0,85.

Из этих числовых данных следует, что КЭС может дать выигрыш по энергетике в 3 раза по сравнению с наземной солнечной электростанцией при равных площадях солнечных батарей. Дополнительным и очень существенным преимуществом КЭС является возможность направить энерголуч в любой пункт Земли, в то время как наземная солнечная электростанция привязана к местам с малой средней облачностью.

В наш век повсеместного распространения бытовой радиоаппаратуры функциональное назначение таких компонентов КЭС, как источник постоянного тока, генератор СВЧ колебаний, антенна, понятно в общих чертах широкому кругу читателей. Поэтому остановимся на некоторых характерных особенностях КЭС, обусловленных ее наиболее новой относительно других радиоустройств целевой функцией — передачей с высоким КПД энергии на большое расстояние без проводов.

Задача, которая возлагается на антенну КЭС, — сосредоточить основную часть энергии излучения в узком телесном угле с тем, чтобы основная часть энергии излучения попала на Землю в заданную площадку.

Теория и практика показывают, что для создания узкого луча необходима прежде всего антенна больших размеров. Расчеты по КЭС дают размер антенны, превышающий не менее чем в 100 раз размер крупнейшей антенны, сооруженной до сих пор на Земле. Столь большую антенну моя{но реализовать как совокупность большого числа антенн меньшего размера. Поскольку предполагается создание КЭС, соизмеримых по мощности с крупнейшими современными гидростанциями, то конструктивно она должна состоять из сотен тысяч однотипных модулей, каждый из которых содержит свой генератор и антенну. Однако антенной системы большого размера еще недостаточно для формирования узкого энерголуча. Если представить, что антенны модулей станции расположены в плоскости, перпендикулярной направлению в пункт приема энергии на Земле, то для формирования узкого энерголуча необходимо, чтобы генераторы всех модулей станции работали синхронно, то есть моменты прохождения через нули и максимумы синусоидального напряжения, вырабатываемого генераторими на разных модулях, совпадали. В иной формулировке генераторы всех блоков должны работать синфазно. Но расположить

7