Сегашните слънчеви панели в космоса са твърде тежки, за да

Сегашните слънчеви панели в космоса са прекомерно тежки, с цел да обезпечат икономична сила на Земята
(снимка: NASA)

Защо да не сложим фотоволтаиците там, където слънцето постоянно грее – в космоса. „ Това е концепция, която е по-стара даже от галактическата стратегия ”, споделя Хари Атуотър от Калифорнийския софтуерен институт (Caltech). Той също мечтае за клъстер от блестящи слънчеви панели, реещи се високо в орбита над Земята върху огромна железна плантация, всички свързани към хардуер, който преобразува тока във форма, подобаваща за пращане към Земята. Неограничена чиста сила, доставяна непрекъснато – не е ли прелестно?

През август Caltech разгласи, че член на нейния ръб на настоятелите е дал над 100 милиона $, предопределени за поощряване на развиването на галактическа сила. Моментът е малко чудноват, като се има поради, че донорът – човек на име Доналд Брен – е почнал процеса преди повече от десетилетие. По това време Брен описал интереса си към галактическата сила пред администрацията на университета, а оттова почнали да търсят други със сходни ползи, които вероятно биха били от голяма важност за плана.

„ Първоначално бях доста песимистичен, тъй като това е концепция, която е обсъждана доста пъти. Че какво ново би могло да се направи? ”, споделя Атуотър, представен от. Но с течение на времето той последователно се убедил, че са вероятни разнообразни подходи.

Атуотър сигурно може да разчита на своя съответстващ опит – той към този момент е основал спиноф* компания, фокусирана върху проектирането на ултралек фотоволтаичен хардуер. Към него са се включили откриватели от Caltech с взаимодопълващи се умения: Али Хаджимири, който е работил по хардуер за превръщане на сила, и Серджио Пелегрино – който Атуотър назовава „ един от международните водачи в създаването на леки разгръщащи се галактически структури ”.

Колективната работа е от решаващо значение за основаването на дизайн, който да съставлява забележителна смяна в мисленето спрямо по-ранните хрумвания.

Ефективност, само че освен

„ Ключовият параметър в космоса не е успеваемостта сама по себе си ”, споделя Атуотър. „ Това е характерната мощ, т.е. мощността на единица маса. Това, което ни интересува най-вече, са ватовете на кг ”. Той счита, че множеството от досегашните хрумвания не са неприятни, само че не биха могли да се осъществят, тъй като „ масата на единица повърхност и общата маса на потребен товар ” са били прекомерно огромни.

в космоса нормално употребяват високоефективни кафези с по три пласта за събиране на светлина, всеки от които е надъхан за разнообразни дължини на вълната на светлината. Тези кафези са най-хубавият метод да извлечете най-вече сила от дадена единица повърхност. Сегашният дизайн на екипа обаче употребява един пласт фотоволтаичен материал, което дава по-голяма успеваемост на единица маса.

Загубата на успеваемост на единица повърхност се компенсира посредством разпространяване на фотоволтаиците върху огромна повърхност. Изследователите са постигнали това, употребявайки гъвкава мембрана, която Атуотър разказва като „ по-тънка от най-тънката найлонова торбичка, която сте виждали ”. Тази мембрана остава твърда благодарение на „ конструкция на тенсегрити ” – относително дребна твърда конструкция, която се поддържа в вярната настройка посредством напрежение (на правилото на чадъра).
още по темата
Но не са значими единствено фотоволтаиците. Друг главен източник на тегло е медното окабеляване, което ще се употребява за преместване на тока до мястото, където се предава към Земята. Учените вземат решение да се простят с тежкото окабеляване, поставяйки ограничавания за това какъв брой ток може да бъде пренесен към предавателя.

Космическият безоблачен план е фокусиран върху построяването на дребни, независими единици, наречени „ плочки ”, всяка със личен предавател. Тази конфигурация лимитира общата мощ, която би трябвало да се носи от окабеляването, позволявайки доста по-малки проводници. Това значи и, че преобразуването на силата за предаване може да се ръководи от дребен силициев чип.

Отделните плочки ще бъдат вградени в по-голямата тенсегрити конструкция, планувана сега за към 60 квадратни метра. Плочките са проектирани да се поберат в сгъната форма в обтекателите на настоящия хардуер за изстрелване и по-късно да се разпрострат, откакто се озоват в орбита. Всички плочки на структурата ще работят без значение. Все отново структурата ще обезпечи дребните тласкащи устройства, нужни за поддържане на вярната ориентировка в орбита.

„ Електроцентрали ” в космоса

Сама по себе си никоя обособена фотоволтаична конструкция няма да обезпечи доста мощ, тъй че възможната ще изисква голям брой структури, летящи във групировка. Пълната апаратура ще включва цяла подчиненост от съставни елементи – без значение функциониращи плочки, инсталирани върху една конструкция, и по същия метод още голям брой структури, работещи дружно, с цел да генерират задоволително мощ. Целият отбор следва да бъде подложен в геостационарна орбита, тъй че да може да остане над една наземна приемна станция, до момента в който продължава да събира слънчева светлина непрекъснато.

Съгласно проекта, приемната станция да бъде със същия размер като огромна слънчева плантация от колективен клас. Ще се състои от огромен набор от ректени, които ще преобразуват микровълните, изпращани от космоса, в използваема сила. Но по какъв начин би могла тази сила да се излъчва към Земята по метод, който да е безвреден за хората?

Безопасност

Отговорът е във физиката, която ръководи фокусирането на фотоните, споделя Алтуотър. Комбинацията от бленда и дължина на вълната дефинира най-малката зона на фокус. Просто няма метод изходящата мощ да се концентрира от галактическата апаратура надолу към зона, където би било рисково. Общият енергиен поток на честотите на микровълните в последна сметка е същият, какъвто получавате от. „ Можеш да минеш под него ”, споделя Атуотър.

Как става това във връзка с производството на сила е малко комплицирано. В космоса ще добием 30 % повече фотони за работа, в сравнение с земята, и те са разполагаем 24/7. В същото време генериращата система от време на време би трябвало да бъде под ъгъл, по-малък от оптималния, с цел да остане в положение да предава до целевата станция. Тогава ще загубим обилни дялове от тази сила по време на превръщане и предаване.

Как се балансира всичко? Зависи от догатките, които вършиме, само че Атуотър има груба оценка: „ Произведената чиста мощ е малко повече, в сравнение с бихте получили, в случай че Слънцето беше над главите ни по обяд – единствено че 24 часа в денонощието ”.

Следващи стъпки

Концепцията е подготвена, само че следва най-трудното – реализацията ѝ. Преди десетина години друга компания е пробвала да направи комерсиализация на сходна технология, само че без триумф.

Сега Атуотър споделя, че планът „ има за цел да сътвори главната технология за произвеждане на рентабилна и мащабируема галактическа слънчева сила ”. Регистрирани са към този момент голям брой патенти. Но Атуотър и неговият екип би трябвало да намерят търговски сътрудници за фактически внедряване. Тогава ще се види каква е рентабилността на плана.

* спиноф се назовават нови компании, които са образувани за комерсиализация на технология, основана в теоретичен институт.