Орбитальная энергетическая система

Орбитальная энергетическая система — гипотетический проект космической системы, предназначенной для снабжения Земли солнечной энергией кроме той, которая попадает на планету в результате прямого солнечного освещения.

Предполагаемый принцип действия

Система предполагает наличие аппарата-излучателя, находящегося на геостационарной орбите. Его задача — собирать неиспользуемую солнечную энергию, идущую «мимо» Земли. Далее предполагается её отражать на поверхность планеты в виде света для освещения темной стороны планеты. А также предполагается преобразовывать солнечную энергию в форму, удобную для передачи (электромагнитные волны, лазерное излучение), и передавать на поверхность в «концентрированном» виде. В этом случае на поверхности необходимо наличие «приёмника», воспринимающего эту энергию.

Проекты

В настоящее время орбитальных энергосистем не существует. В разное время предлагались различные проекты создания ОЭС:

• в открытой печати последние несколько десятилетий публикуются подробные изложения теории и расчёта ОЭС;
• в 1968 году видный ученый США в области атомной энергии П. Глейзер предложил ОЭС из 60 солнечных космических электростанций. Каждая должна была представлять собой платформу размером 5×10 км, покрытую солнечными батареями и передающую энергию мощностью 5 млн кВт с геостационарной орбиты на Землю СВЧ-радиолучом;
• в 1991 году «Исследовательским центром им. М. В. Келдыша» разработана концепция энергоснабжения Земли из космоса с использованием низких околоземных орбит. «Уже в 2020—2030 годы можно создать 10—30 космических электростанций, каждая из которых будет состоять из десяти космических энергомодулей. Планируемая суммарная мощность станций будет равна 1,5—4,5 ГВт, а суммарная мощность у потребителя на Земле — 0,75—2,25 ГВт». Далее планировалось к 2050—2100 годам довести количество станций до 800 единиц, а конечную мощность у потребителя до 960 ГВт. Однако на сегодняшний день неизвестно даже о создании рабочего проекта на основе этой концепции;
• проект ФГУП НПО им. Лавочкина: солнечные батареи и излучающие антенны на системе автономных спутников, управляемых по пилотному сигналу с Земли. Для антенны — использовать коротковолновой СВЧ диапазон вплоть до миллиметровых радиоволн. Это даст возможность формировать в космосе узкие пучки при минимальных размерах генераторов и усилителей. Небольшие генераторы позволят и принимающие антенны сделать на порядок меньше;
• в начале 2011 года было объявлено о проекте нескольких японских корпораций, который должен быть реализован на базе 40 спутников с прикрепленными солнечными батареями. Флагманом проекта должна стать корпорация Mitsubishi. Передача на землю будет осуществляться с применением электромагнитных волн, приёмником должно стать «зеркало» диаметром около 3 км, которое будет находиться в пустынном районе океана. По состоянию на 2011 год планируется запустить проект в 2012 году.

В настоящее время прежние проекты ОЭС непрерывно пересматриваются в соответствии с современными достижениями науки

Препятствия на пути создания ОЭС

Практическая невозможность создания ОЭС была определена уже в проекте Глейзера: средства, затраченные на вывод на орбиту системы общей массой 3 млн т. окупятся только в течение 20 лет, и это если принимать в расчёт удельную стоимость доставки грузов с Земли на рабочую орбиту 100 $/кг. Нынешняя же стоимость вывода грузов на орбиту намного больше. Вторая проблема создания ОЭС — большие потери энергии при передаче.

Предлагались следующие пути передачи:

• беспроводная передача электричества;
• передача лазерным пучком концентрированной световой энергии, которая затем воспринимается устройствами, подобными солнечным батареям.

Ни один из существующих способов передачи энергии не обеспечивает требуемой дальности передачи и уровня потерь, экономически оправданного для ОЭС.

Однако идея ОЭС остаётся привлекательной ввиду того, что солнечное излучение на орбите на порядок интенсивнее излучения, проходящего через атмосферу, постоянно по времени и огромно по величине, что заставляет мировых ученых уже в течение почти полувека смотреть в сторону идеи, несостоятельность которой была доказана в самом начале исследований.