Владимир Янков - Загадки звездных островов. Книга 1 (сборник)

Не исключено, что наиболее приемлемым для передачи энергии на Землю окажется не микроволновое излучение, а лазерный луч. Его применение позволит резко снизить размеры приемных антенн — до нескольких десятков метров в диаметре, и соответственно уменьшится неблагоприятное воздействие излучения на природную среду.

Не решены пока еще и такие вопросы, как собственно сборка космической станции, монтаж на огромной площади миллионов фотопреобразователей, организация работы в космическом пространстве сотен монтажников, создание специализированных буксиров, инструмента… А как обеспечить поддержание таких огромных сооружений в заданных точках стационарной орбиты, их постоянную ориентацию на Солнце, температурный режим станций, замену выработавших ресурс фотоэлементов, безопасность обслуживающего персонала от микроволнового или лазерного облучения?..

Так реальны ли космические электростанции?

Оптимисты говорят — да. И не только говорят, но и работают. По мнению одного из создателей космической техники, К. П. Феоктистова, создание солнечных электростанций в космосе — один из самых перспективных путей получить от космической техники весомую отдачу в интересах всего человечества, сделать космонавтику высокорентабельной сферой хозяйственной деятельности землян.

Пути преодоления по крайней мере технических сложностей уже наметились. Один из первых шагов — создание легких и дешевых солнечных преобразователей пленочного типа. Каждый квадратный метр солнечной батареи с учетом несущей конструкции должен весить не более килограмма, а на каждый киловатт вырабатываемой энергии должно приходиться не более двух килограммов общей массы станции. Важным преимуществом пленочных преобразователей является возможность их относительно простого монтажа на ферменной конструкции станции. В США уже разрабатывается очень тонкая пленка медно-индиевого селенида — сульфида кадмия, осажденного на недорогой подложке. И хотя коэффициент полезного действия таких преобразователей несколько ниже кремниевых элементов (около 10 процентов), считается, что к 1990 году они будут довольно дешевы. Делается попытка организовать производство полукристаллического кремния. В расплавленном состоянии его можно заливать в формы, а после застывания резать на пластины для изготовления солнечных элементов. Создание пленочных преобразователей позволит в десятки раз снизить веса солнечных электростанций при тех же проектируемых мощностях.

Продумываются конструктивные и технологические схемы монтажа электростанций в космосе. Вот как это будет выглядеть. На высоте 500 километров над поверхностью Земли собирается первая ячейка будущей станции площадью 100 × 100 метров. По мере поступления новых грузов, выводимых ракетами на химическом топливе, исходная конструкция постепенно наращивается до десятков квадратных километров. После окончания монтажа и проверки функционирования станции она переводится на свое рабочее место на стационарной орбите с высотой 36 тысяч километров над экватором. Перевод может осуществляться сравнительно маломощными двигательными установками, работающими на химической, ядерной или электрической энергии. В последнем случае энергию для двигателей будет поставлять сама станция. Медленное перебазирование станции позволит многократно уменьшить веса несущей конструкции станции: ведь перегрузки будут незначительными.

Намечаемые пути к снижению весов конструкции вполне осуществимы. Но, несмотря на это, веса полезных нагрузок по-прежнему остаются устрашающими. И чтобы строительство станции не затянулось на сотни лет, возникает необходимость разработки более мощных ракет-носителей, способных выводить на монтажную орбиту грузы до 500 тонн. 200 таких ракет обеспечат доставку грузов для одной электростанции за 3–5 лет. Соображения рентабельности солнечных энергоустановок диктуют необходимость существенного снижения стоимости доставки грузов на орбиту и доведения ее до 150–200 долларов за килограмм. Сейчас эта цифра значительно больше даже для низкой орбиты, не говоря уже о стационарной.

Рассматривается идея использования энергии солнечной станции и для выведения грузов на монтажную орбиту. Сторонники идеи рассуждают примерно так. Современная ракета несет на себе и рабочее тело и источники энергии, необходимой для разгона рабочего тела при создании реактивной струи. А что, если оставить на ракете только рабочее тело, а энергию к нему подводить извне? Луч лазера из космического пространства от первой введенной в эксплуатацию станции направляется на стартующую ракету и сопровождает ее на всем активном участке полета. На борту ракеты рабочее тело разогревается до высоких температур и разгоняется в профилированном сопле до высоких скоростей. Правда, при таком способе запуска можно вывести на орбиту лишь небольшие полезные грузы — весом от одной до десяти тонн. Но есть и другой вариант использования энергии солнечной электростанции. Задолго до старта энергия лазерного луча поступает в специальный накопитель энергии и только потом используется для запуска ракеты. Запуск по-прежнему осуществляется лазерным лучом, но луч этот направлен на ракету уже с Земли, и мощность его неизмеримо большая. Такой способ позволит достигать скоростей истечения рабочего вещества ракеты до десятков километров в секунду и снизить стартовую массу ракет. Конечно, наземная установка для запуска ракет с помощью лазерного луча станет очень сложным и дорогостоящим сооружением, зато ее можно использовать многократно при сравнительно небольших побочных эффектах от запусков.

Несмотря на огромную сложность проблем космической гелиоэнергетики, солнечные электростанции представляются одним из реальных источников будущего. Все существующие технические проблемы, как утверждают специалисты, не носят принципиального характера. Все они разрешимы даже на современном научно-техническом уровне. Каждый киловатт полученной из космоса электроэнергии, по оценкам советских специалистов, будет стоить 2–3 тысячи рублей. Это в 4–6 раз дороже, чем энергия тепловых электростанций, в 2–2,5 раза дороже энергии гидроэлектростанций и в 1,5–2 раза дороже, чем у атомных электростанций. Но если учесть, что при добыче энергии в космосе не будут расходоваться невозобновляемые природные ресурсы, то рентабельность космической энергетики представляется вполне достижимой.

В некоторых зарубежных странах космическая гелиоэнергетика поставлена на повестку дня. В Соединенных Штатах Америки, например, создан даже специальный совет из представителей 25 ведущих научных и промышленных фирм.