вернёмся в библиотеку?

КОНСТРУКТИВНОЕ ПОСТРОЕНИЕ МАЛОМАСШТАБНОЙ
КОСМИЧЕСКОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ


Все многообразие конструктивных решений маломасштабной космической солнечной электростанции можно разделить на два класса. К первому будем относить все варианты конструктивного построения высокоорбитальных, ко второму — низкоорбитальных электростанций. Космическая солнечная электростанция на высокой (геостационарной, геосинхронной суточной и др.) орбите практически непрерывно генерирует электроэнергию, длительное время находится в благоприятных условиях радиовидимости с наземного приемного пункта и, следовательно, может непрерывно передавать энергию из космоса на Землю.

Для низкоорбитальной электростанции выбирается круговая или эллиптическая орбита, которая постоянно освещена Солнцем и дважды в сутки проходит над заданным приемным пунктом. Такая орбита носит название солнечно-синхронной изомаршрутной. Выбором наклонения, немного превышающего 90°, обеспечивается движение линии узлов орбиты против часовой стрелки с угловой скоростью около одного градуса в сутки. Это позволяет отслеживать кажущееся движение Солнца относительно невращающейся Земли. Благоприятные условия радиовидимости с наземного пункта создаются на крайне короткие отрезки времени — 3—5 мин. В связи с этим в состав низкоорбитальной электростанции и приемной станции необходимо включать мощные накопители энергии. Режим работы энергосистемы будет следующим: электростанция непрерывно в течение 12 ч генерирует электроэнергию и запасает ее на борту, в момент прохождения над приемным пунктом энергия в виде пучка СВЧ-излучения сбрасывается на Землю. Наземная станция принимает энергию, запасает ее в накопителе и в течение 12 последующих часов передает потребителю. Такой циклический режим работы низкоорбитальной электростанции значительно усложняет конструкцию, приводит к необратимым потерям, требует включения в состав энергосистемы бортового и наземного накопителей, однако позволяет при этом снизить дальность передачи с 40 тыс. км до тысячи км. А это приводит к существенному снижению требований по фокусировке пучка СВЧ-излучения. При апертурах передающей и приемной антенн соответственно 30 и 300 м угол полураствора конуса, внутри которого должен размещаться энергетический луч, составит 0,7" для высокоорбитальной и 28" для низкоорбитальной электростанции. Как видно, требования по фокусировке снижаются в 40 раз.

Конструктивно высокоорбитальная электростанция будет напоминать геостационарный спутник связи с солнечными батареями. Они должны будут отслеживать направление на Солнце, а передающая антенна должна быть направлена на наземный приемный пункт. В зависимости от соотношения масс энергоустановки и антенны на платформе жестко закрепляется агрегат большой массы, а подвижная часть связывается с платформой с помощью специального шарнира, обеспечивающего электрическую связь.

В случае низкоорбитальной электростанции подвижной удобно сделать передающую антенну, а энергоустановку, жестко закрепленную на корпусе, ориентировать на Солнце. Из литературы известны результаты проектно-поисковых разработок низкоорбитальной маломасштабной электростанции, выполненных в СССР, США, Японии. Приведем в справочных целях обобщенные проектные характеристики такой электростанции.

Характеристики
электростанции
Организации-разработчики проекта
ЦНИИМАШ (СССР) Институт космологии (Япония) Корпорация «Ad Astra» (США)
Тип электростанции
Полезная мощность, кВт
Масса электростанции, т

В том числе

энергоустановка

передающая антенна

бортовой накопитель


конструкция

жилой модуль

резерв
Габаритные характеристики.

площадь солнечных

батарей или солнеч-

ного коллектора, м2

апертура переда-

ющей антенны, м
Относительная масса
электростанции, кг/кВт

Низкоорбитальн
500
70

10
20
10


5
20
5

104


30

140

Низкоорбитальн
10000
200

180
10
Включен
в энерго-
установку
10
-
-

2,2·104


100

20

Высокоорбитальн
500
5,3

3,0
1,3
-


-
-
1,0

104


10

10,6

Как следует из таблицы, концепции построения маломасштабных электростанций существенно различны. В советский проект заложены реальные удельные характеристики, в нем большое внимание уделяется средствам развертывания и обслуживания электростанции. В японском проекте предложена оригинальная турбогенераторная энергоустановка, включающая бортовой накопитель энергии. В качестве рабочего тела накопителя выбран гидрит лития. Однако в проекте явно недостаточно проработана система передачи-приема энергии. Американский проект характеризуется исключительно высокими удельными параметрами, достижение которых на предстоящем этапе работ следует считать весьма проблематичным

На пути практического создания маломасштабных электростанций стоят серьезные проблемы. Рассмотрим возможности решения этих проблем

далее
в начало
назад