Крадущийся в свете (newcopperbeard) wrote,
Крадущийся в свете
newcopperbeard

Categories:

Про солнечные электростанции и сферу Дайсона (a la Циолковский)

... чтобы разбавить френдленту. Вот не буду писать про то, про что вчера и сегодня все пишут (следует свирепая обсценная тирада на русском, английском и узбекском)!

А вот про это: http://ru-deep-space.livejournal.com/59191.html Так что давайте помечтаем. Понятно, что подобные разработки, как и термоядерная энергетика, будут еще долго торпедироваться нефтяными баронами и шейхами, но тем не менее.

Выделим два ключевых момента: 1) электростанции предпалагается размещать на орбите Земли (геостационар) и б) передавать энергию на Землю посредством излучения (твердотельные лазеры или генераторы микроволнового диапазона). Тут есть ряд тонкостей:

  • Размещать подобное можно, действительно, только на геостационаре (чтобы станция была неподвижной относительно земной поверхности), в противном случае задача непомерно усложняется технически, а это значит, что приемники излучения придется размещать на экваторе или вблизи него. Экваториальная Африка, Южная Америка, Юго-восточная Азия - районы политической нестабильности, размещать там серьезную и высокотехнологичную энергетическую инфраструктуру и растаскивать оттуда кабеля по всему миру, того, страшновато. Мы живем не в романе Лема "Магелланово облако" (к сожалению).

  • Мощность излучения Солнца у Земли - 1370 Вт/м^2. Это не очень много: гигаваттная (2/3 мощности  ДнепроГЭС) панель солнечных батарей (даже при условии рекордного на сегодня КПД в 43%) будет иметь размеры 1300х1300 м. Такой "парус" очень сложно ориентировать, а делать это будет нужно достаточно активно, т.к. такая панель, будучи фронтально развернутой к Солнцу, будет получать от потока солнечного ветра кинетическую энергию порядка 500 Дж/с (примерно такую энергию она получала бы, если бы по ней непрерывно палили из пулемета), иначе говоря, ее будет заметно "сдувать" с орбиты.

  • Навестись лазером в приемник по той же причине будет достаточно трудно: поворот луча на 1 угловую секунду (если лазер висит на геостационаре) будет означать сдвиг пятна излчуения по земной поверхности на 184 метра. Да еще существует неустранимая расходимость пучка.

А почему бы нам не разместить солнечную станцию не на земной орбите, а, скажем, где-нибудь недалеко от границы солнечной фотосферы? Ну, скажем, в трех миллионах километров от Солнца? Жарко - зато плотность излучения там не жалкие 1370 Вт/м^2, а три с половиной мегаватта на квадратный метр! Здесь гигаваттная электростанция уже будет иметь размеры всего 17х17 м. Ну и дальше, а-ля Цандер, наращивая модулями, как конструктор "Лего"...

Да, но что делать с этими гигаваттами и тераджоулями, как возить на Землю? Передавать лучом - это из области ненаучной фантастики: за 150.000.000 км нам бы в Землю попасть, не то что в приемник, да и расходимость пучка любого лазера не позволит (дифракционная расходимость пучка - это фундаментальное свойство, полностью ее подавить невозможно).

Пофиг! Будем заряжать аккумуляторы и возить их на Землю. ...Хватит ржать! Понятно, что традиционные аккумуляторы, запасающие электрическую (конденсаторы), электрохимическую (химические аккумуляторы), механическую (скоростные маховики, пневматические устройства) или тепловую ("термосы" с расплавами с высокой теплоемкостью) сюда не катят: их удельная емкость, ну, по максимуму, 100 кДж/кг (http://imlab.narod.ru/Energy/Accumulation/Accumulation.htm), энергия получится просто "бриллиантовой".

Аккумулятор должен быть ядерным, вот!.. Я тогда подумал о нейтриде (хватит ржать, я грю!..), у него вроде бы есть два состояния - твердое (стабильное) и жидкое (метастабильное), фазовый переход между ними сопровождается выделением экстремального количества энергии (что-то об этом, кажется, есть у Ландау), этим, кстати, объясняются фокусы, которые иногда выделывают нейтронные звезды. Но нейтрид еще надо наработать: все-таки мы живем не в романе "Магелланово облако"...

А вот, к примеру, ядерная изомерия - почему бы и нет? Можно вкачивать в определенные ядра энергию, обсвечивая их гамма-излучением с резонансной энергией кванта и переводя тем самым в изомерное возбужденное состояние, а, привезя контейнер с изомером на Землю, каким-то образом индуцировать высвобождение запасенной энергии (разрядка аккумулятора - переход изомера в основное состояние). Варум, собственно, нихт? Понятно, изомер должен быть достаточно долгоживущий. Вчера погуглил - есть такой! Оказывается, есть изомер - гафний-178m2 с периодом полуперехода в основное состояние 31 год. Удельная емкость запасенной таким изомером энергии - полтора тераджоуля на килограмм (иначе говоря, треть килотонны в тротиловом эквиваленте)!.. От такой печки уже можно начинать танцевать, нет? Выходит так:

  • На близкой круговой околосолнечной орбите летает "зарядное устройство"

  • Отправляем к нему кораблик, стормозив его относительно Земли и переведя на эллиптическую орбиту с перигелием, равным радиусу орбиты "зарядника". Кораблик под завязку грузим изомерными "батарейками"

  • Стыкуемся с "зарядником", оставляем разряженные аккумуляторы, забираем заряженные.

  • Разгоняемся, летим обратно на Землю.

  • Приземляемся ,продаем "батарейки" по спекулятивным ценам (предварительно проведя рекламную кампанию а-ла "Энергайзер")

...Не, экономику не считал. а)лениво б)завтра британские ученые, ой,  в Сколково распилят тьфу, чото я совсем, короче, люди изобретут что-нибудь, и "экономика" кардинальным образом поменяется (на порядки).
Tags: инженеры рулят, космос
Subscribe

  • Танец воздуха (2)

    -- ...Вот слушай, ты же тоже летаешь, а каждый раз одно и то же. Знаешь, как это делается, а всё равно, как только воздух из колючей и вязкой…

  • Танец воздуха (1)

    Я совершенно не знаю, где Ума откопала это кумачовое полотнище. Тему несчастной Айседоры мы с ней не поднимали. Скорее всего, ей вздумалось слетать в…

  • Танец Воды

    " -- Тоже не спите?"(тм) ...Стоит пару суток поголодать, наступает мощный подъем. Но наступает-то он, слоупок такой, только на следующий…

  • Post a new comment

    Error

    Comments allowed for friends only

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 2 comments