Ubinadamu unahitaji nishati safi kabisa kulingana na mazingira, kwa kuwa mbinu za kisasa za kuzalisha nishati huchafua mazingira kwa umakini. Wataalam wanaona njia ya kutoka kwa shida katika njia za ubunifu. Zinahusishwa na matumizi ya nishati ya anga.
Mawazo ya awali
Hadithi ilianza mnamo 1968. Kisha Peter Glazer alionyesha wazo la teknolojia kubwa ya satelaiti. Chombo cha kukusanya nishati ya jua kiliwekwa kwao. Ukubwa wake ni kilomita 1 za mraba. Vifaa hivyo vilipaswa kuwa katika mwinuko wa kilomita 36,000 juu ya eneo la ikweta. Lengo ni kukusanya na kubadilisha nishati ya jua kuwa bendi ya sumakuumeme, mkondo wa microwave. Kwa njia hii, nishati muhimu inapaswa kupitishwa kwa antena kubwa za nchi kavu.
Mnamo 1970, Idara ya Nishati ya Marekani, pamoja na NASA, walisoma mradi wa Glaser. Hii ni Satellite ya Umeme wa Jua (kifupi SPS).
Miaka mitatu baadaye, mwanasayansi alipewa hataza ya mbinu iliyopendekezwa. Wazo hilo likitekelezwa lingeleta matokeo bora. Lakini zilikuwepomahesabu tofauti yalifanyika, na ikawa kwamba satelaiti iliyopangwa ingezalisha 5000 MW ya nishati, na Dunia itafikia mara tatu chini. Pia tuliamua makadirio ya gharama za mradi huu - $ 1 trilioni. Hii ililazimu serikali kufunga mpango huo.
miaka ya 90
Katika siku zijazo, setilaiti zilipangwa ziwe katika urefu wa wastani zaidi. Ili kufanya hivyo, walilazimika kutumia njia za chini za ardhi. Wazo hili lilitengenezwa mnamo 1990 na watafiti kutoka Kituo hicho. M. V. Keldysh.
Kulingana na mpango wao, vituo 10-30 maalum vinapaswa kujengwa katika miaka ya 20-30 ya karne ya 21. Kila moja yao itajumuisha moduli 10 za nishati. Jumla ya parameter ya vituo vyote itakuwa 1.5 - 4.5 GW. Duniani, kiashirio kitafikia thamani kutoka 0.75 hadi 2.25 GW.
Na kufikia 2100 idadi ya stesheni itaongezwa hadi 800. Kiwango cha nishati itakayopokelewa Duniani kitakuwa 960 GW. Lakini leo hakuna taarifa hata kuhusu maendeleo ya mradi kulingana na dhana hii.
Vitendo vya NASA na Japan
Mnamo 1994, jaribio maalum lilifanyika. Ilikuwa mwenyeji na Jeshi la anga la Merika. Waliweka satelaiti za hali ya juu za photovoltaic katika obiti ya chini ya ardhi. Roketi zilitumika kwa madhumuni haya.
Kuanzia 1995 hadi 1997, NASA ilifanya uchunguzi wa kina wa nishati ya anga. Dhana na maelezo yake mahususi ya kiteknolojia yalichanganuliwa.
Mnamo 1998, Japan iliingilia kati eneo hili. Shirika lake la anga ilizindua mpango wa kujenga mfumo wa umeme wa anga.
Mnamo 1999, NASA ilijibu kwa kuzindua mpango sawia. Mnamo mwaka wa 2000, mwakilishi wa shirika hili, John McKins, alizungumza mbele ya Bunge la Marekani na taarifa kwamba maendeleo yaliyopangwa yanahitaji gharama kubwa na vifaa vya hali ya juu, pamoja na zaidi ya muongo mmoja.
Mnamo 2001, Wajapani walitangaza mpango wa kuimarisha utafiti na kurusha setilaiti ya majaribio yenye vigezo vya kW 10 na MW 1.
Mnamo 2009, shirika lao la uchunguzi wa anga lilitangaza nia yao ya kutuma setilaiti maalum kwenye obiti. Itatuma nishati ya jua duniani kwa kutumia microwaves. Mfano wake wa kwanza unapaswa kuzinduliwa mnamo 2030.
Pia mnamo 2009, makubaliano muhimu yalitiwa saini kati ya mashirika mawili - Solaren na PG&E. Kulingana na hayo, kampuni ya kwanza itazalisha nishati katika nafasi. Na ya pili itanunua. Nguvu ya nishati kama hiyo itakuwa 200 MW. Hii inatosha kutoa majengo ya makazi 250,000 nayo. Kulingana na baadhi ya ripoti, mradi ulianza kutekelezwa mwaka wa 2016.
Mnamo 2010, shirika la Shimizu lilichapisha nyenzo kuhusu uwezekano wa ujenzi wa kituo kikubwa mwezini. Paneli za jua zitatumika kwa kiasi kikubwa. Ukanda utajengwa kutoka kwao, ambao utakuwa na vigezo vya kilomita 11,000 na 400 (urefu na upana, mtawaliwa).
Mnamo 2011, kampuni kadhaa kubwa za Japan zilibuni mradi wa pamoja wa kimataifa. Ilihusisha matumizi ya satelaiti 40 zilizo na betri za jua zilizowekwa. Mawimbi ya sumakuumeme yatakuwa makondakta wa nishati kwa Dunia. Kioo kitawachukuakuwa na kipenyo cha kilomita 3. Itakuwa imejilimbikizia katika eneo la jangwa la bahari. Mradi huo ulipangwa kuzinduliwa mnamo 2012. Lakini kwa sababu za kiufundi, hili halikufanyika.
Matatizo mazoezini
Ukuzaji wa nishati ya angani unaweza kuokoa ubinadamu kutokana na majanga. Hata hivyo, utekelezaji wa miradi kwa vitendo una matatizo mengi.
Kama ilivyopangwa, eneo la mtandao wa satelaiti angani kuna faida zifuatazo:
- Mfiduo wa mara kwa mara kwa Jua, yaani, hatua ya kuendelea.
- Uhuru kamili kutoka kwa hali ya hewa na nafasi ya mhimili wa sayari.
- Hakuna shida na wingi wa miundo na kutu yake.
Utekelezaji wa mipango unatatizwa na matatizo yafuatayo:
- Vigezo vikubwa vya antena - kisambaza nishati kwenye uso wa sayari. Kwa hiyo, kwa mfano, kwa maambukizi yaliyokusudiwa kutokea kwa kutumia microwaves yenye mzunguko wa 2.25 GHz, kipenyo cha antenna hiyo itakuwa 1 km. Na kipenyo cha eneo linalopokea mtiririko wa nishati Duniani kinapaswa kuwa angalau kilomita 10.
- Kupoteza nishati unapohamia Duniani ni takriban 50%.
- Gharama kubwa. Kwa nchi moja, hizi ni kiasi kikubwa sana (makumi kadhaa ya mabilioni ya dola).
Hizi ndizo faida na hasara za nishati ya anga. Mamlaka zinazoongoza zinajishughulisha na kuondoa na kupunguza mapungufu yake. Kwa mfano, watengenezaji wa Marekani wanajaribu kutatua matatizo ya kifedha kwa msaada wa roketi za SpaceXs Falcon 9. Vifaa hivi vitapunguza kwa kiasi kikubwa gharama ya kutekeleza mpango uliopangwa (hasa, kuzindua satelaiti za SBSP).
Programu ya Lunar
Kulingana na dhana ya David Criswell, ni muhimu kutumia Mwezi kama msingi wa kuweka vifaa vinavyohitajika.
Hapa ndipo mahali pazuri pa kutatua tatizo. Mbali na hilo, ni wapi inawezekana kuendeleza nishati ya nafasi, ikiwa sio kwenye Mwezi? Hili ni eneo ambalo halina anga na hali ya hewa. Uzalishaji wa nishati hapa unaweza kuendelea kwa ufanisi thabiti.
Aidha, vipengele vingi vya betri vinaweza kujengwa kutoka kwa nyenzo za mwezi, kama vile udongo. Hii inapunguza kwa kiasi kikubwa gharama kwa mlinganisho na tofauti zingine za stesheni.
Hali nchini Urusi
Sekta ya nishati ya anga ya juu nchini inaendelezwa kwa misingi ya kanuni zifuatazo:
- Ugavi wa nishati ni tatizo la kijamii na kisiasa katika kiwango cha sayari.
- Usalama wa mazingira ni sifa ya uchunguzi bora wa anga. Ushuru wa nishati ya kijani unapaswa kutumika. Hapa, umuhimu wa kijamii wa mhusika unazingatiwa.
- Usaidizi endelevu wa programu bunifu za nishati.
- Asilimia ya umeme unaozalishwa na mitambo ya nyuklia inahitaji kuboreshwa.
- Utambuaji wa uwiano bora zaidi wa nishati na mkusanyiko wa ardhi na nafasi.
- Matumizi ya usafiri wa anga kwa ajili ya elimu na usambazaji wa nishati.
Nishati ya anga ya juu nchini Urusi hushirikiana na mpango wa Federal State Unitary Enterprise NPO. Lavochkin. Wazo hilo linatokana na matumizi ya watoza wa jua na antena za mionzi. Teknolojia za kimsingi - satelaiti zinazojiendesha zinazodhibitiwa kutoka kwa Dunia saausaidizi wa majaribio wa kunde.
Wigo wa microwave yenye mawimbi mafupi, hata milimita, hutumika kwa antena. Kutokana na hili, mionzi nyembamba itaonekana kwenye anga ya nje. Hii itahitaji jenereta na amplifiers ya vigezo vya kawaida. Kisha antena ndogo zaidi zitahitajika.
Initiative of TsNIIMash
Mnamo 2013, shirika hili (ambalo pia ndilo kitengo kikuu cha kisayansi cha Roscosmos) lilipendekeza kujenga mitambo ya ndani ya anga ya juu ya nishati ya jua. Nguvu yao iliyokusudiwa ilikuwa katika anuwai ya 1-10 GW. Nishati lazima isambazwe duniani bila waya. Kwa madhumuni haya, tofauti na Marekani na Japan, wanasayansi wa Urusi walinuia kutumia leza.
Sera ya nyuklia
Mahali zilipo betri za miale ya jua angani humaanisha manufaa fulani. Lakini hapa ni muhimu kuchunguza madhubuti mwelekeo muhimu. Mbinu haipaswi kuwa katika vivuli. Katika suala hili, wataalamu kadhaa wana shaka kuhusu mpango wa mwezi.
Na leo njia bora zaidi inachukuliwa kuwa "Nguvu ya nyuklia ya Nafasi - nguvu ya anga ya jua". Inahusisha kuweka kinu chenye nguvu cha nyuklia au jenereta angani.
Chaguo la kwanza lina wingi mkubwa na linahitaji ufuatiliaji na matengenezo makini. Kinadharia, itaweza kufanya kazi kwa uhuru katika nafasi kwa si zaidi ya mwaka mmoja. Huu ni muda mfupi sana kwa programu za anga.
Ya pili ina ufanisi thabiti. Lakini katika hali ya nafasi ni vigumu kutofautiananguvu zake. Leo, wanasayansi wa Marekani kutoka NASA wanaendeleza mfano ulioboreshwa wa jenereta hiyo. Wataalamu wa ndani pia wanafanya kazi kwa bidii katika mwelekeo huu.
Nia za jumla za ukuzaji wa nishati ya anga
Zinaweza kuwa za ndani na nje. Aina ya kwanza inajumuisha:
- Ongezeko kubwa la idadi ya watu duniani. Kulingana na baadhi ya utabiri, idadi ya wakaaji wa Dunia kufikia mwisho wa karne ya 21 itakuwa zaidi ya watu bilioni 15.
- Matumizi ya nishati yanaendelea kuongezeka.
- Matumizi ya mbinu za kitamaduni za kuzalisha nishati yanakuwa sio muhimu. Zinatokana na mafuta na gesi.
- Athari hasi kwa hali ya hewa na angahewa.
Aina ya pili inajumuisha:
- Kipindi huanguka kwenye sayari ya sehemu kubwa za vimondo na kometi. Kulingana na takwimu, hii hutokea mara moja kwa karne.
- Mabadiliko katika nguzo za sumaku. Ingawa mara kwa mara hapa ni mara moja kila baada ya miaka 2000, kuna tishio kwamba ncha za kaskazini na kusini zitabadilisha mahali. Kisha kwa muda sayari itapoteza shamba lake la sumaku. Hii imejaa uharibifu mkubwa wa mionzi, lakini nishati ya anga iliyoimarishwa vizuri inaweza kuwa kinga dhidi ya majanga kama hayo.
