понедельник, 9 апреля 2012 г.

Предложен новый тип космических солнечных батарей

Предложен новый тип космических солнечных батарейМногие гелиоЭС работают от зеркал-концентраторов. Сходный концепт недавно был предложен для космических электростанций. Правда, его назначение необычно — электроэнергию предлагается передавать на Землю микроволнами.

Солнечная постоянная составляет 1 367 Вт/м². Только не надейтесь получить столько с одного квадратного метра фотоэлементов: из-за атмосферы на поверхности нашей планеты всё значительно хуже, даже на экваторе на кв. м в полдень приходится всего кВт, а среднесуточная постоянная втрое меньше (ночь, облака и пр.) Ну а у нас за окнами сейчас в среднем где-то 1/6 кВт/м².

Ещё с 60-х раздавались голоса о том, что в связи с этим хорошо бы вынести гелиоэнергетику в космос: легко выбрать орбиты, где Солнце будет светить всегда и очень интенсивно. Однако то, что нынешние космические аппараты покидают атмосферу примерно на тех же технологиях, что и V-2, делает этот вариант слишком дорогим. Действуя в рамках проекта SPS-ALPHA («Гелиоэнергетические спутники со сколь угодно большой фразированной решёткой»), Джон Мэнкинс из Artemis Innovation Management Solutions намерен изменить ситуацию.

Г-н Мэнкинс считает свой проект «биомиметическим», так сказать, воспроизводящим живую природу. Вместо того чтобы равномерно распределять в пространстве вокруг спутника солнечные батареи с относительно дорогими фотоэлементами, которые через тридцать лет службы начинают выходить из строя, предлагается альтернативный подход. Группа зеркал концентрирует солнечное излучение на одну небольшую фотопреобразующую площадку:

Что тут биомиметического? По словам исследователя, сами батареи будут модульными, дешёвыми, их можно будет масштабировать, словно листья дерева, до десятков тысяч элементов у одного спутника. Они будут значительно дешевле фотоэлементов на арсениде галлия, относимых сегодня к наиболее перспективным в космосе. Кроме того, они практически не подвержены тепловой деградации, а значит — не потребуют замены через тридцать лет. Правда, остаётся вопрос, смогут ли системы управления базового спутника продолжать непрерывную работу всё это время.

Микроволновый принцип передачи энергии на земные принимающие станции потребует приёмника значительных размеров на Земле и, по всей видимости (хотя Мэнкинс говорит об этом лишь в предварительном порядке), геостационарного расположения спутника.

Хотя перспективы для земной энергетики пока остаются туманными (потери в атмосфере могут быть очень значительными), в освоении космоса новые батареи могут изменить многое. Во-первых, солнечные батареи для новых КА на этой базе могут быть легче и дешевле; отпадает проблема их перегрева и сопутствующего падения КПД. Во-вторых, излучатели-трансмиттеры в космосе смогут передавать энергию более эффективно, чем через земную атмосферу, и не только в микроволновом диапазоне с неизбежными высокими потерями из-за рассеивания, но, возможно, с помощью лазерного луча, что позволит серьёзно увеличить энергетическую обеспеченность КА, отправляющихся исследовать объекты за орбитой Марса, где их собственные солнечные батареи не смогут дать приличной энергоотдачи (на орбите Марса она падает вдвое, а за орбитой Юпитера — в 25 и более раз). Собственно, первые испытательные полёты такой установки на околоземную орбиту уже намечены НАСА на ближайшие годы.

А вот для эффективного решения домашних, земных энергопроблем для начала придётся придумать такой способ полётов космос, какой ещё не описан ни Цандером с Циолковским и не воплощён Королёвым с фон Брауном. Хотя Джон Мэнкинс и характеризует свою разработку «как первую практически целесообразную систему космической генерации солнечной энергии для земного использования», стоимость вывода одного килограмма груза на орбиту даже для самых дешёвых носителей пока превышает стоимость киловатт-часа установленной мощности как концентрированной, так и обычной солнечной электростанции.

Подготовлено по материалам Space.Com.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Космос":

Какими сигнальными дымами пользуются инопланетяне?
Астроном Джеффри Марси, один из ведущих специалистов по экзопланетам, теперь планирует заняться поиском более сложных объектов — инопланетных цивилизаций. По его словам, он знает, почему эта деятельность до сих пор не увенчалась успехом. Хорошей новостью является то, что, по его мнению, внеземные цивилизации (ВЦ) не нужно как-то призывать общаться с нами и долгие годы ждать, пока наши сигналы до...
  (читать дальше)

Предложена система быстрого обнаружения крупных землетрясений с помощью GPS
Исследователи из Калифорнии разработали систему на основе GPS, которая позволяет быстро определить силу землетрясения и степень его воздействия в зоне разлома, в том числе шансы на возникновение разрушительного цунами. С помощью этой технологии удалось в точности смоделировать землетрясения в Японии и на севере Мексики. В 2011 году японская катастрофа показала, что специалистам критически необ...
  (читать дальше)

Перемена солнечного климата приведёт к ухудшению космической погоды
Люк Барнард из Редингского университета (Великобритания) и его коллеги показали, что космическая эра истории человечества совпала с периодом необычайно высокой солнечной активности, прозванным великим максимумом. Изотопы в ледниковых щитах и кольца деревьев свидетельствуют о том, что таких великих солнечных максимумов за последние 9 300 лет было 24. Нынешний близится к концу, то есть показатели ...
  (читать дальше)

Как российские ученые будут исследовать Марс
О планах российских ученых по исследованию Марса, в частности о проектах ExoMars и о повторении миссии «Фобос-Грунт», «Газете.Ru» рассказал заместитель директора Института космических исследований РАН Олег Кораблев. – В пятницу Роскосмос достиг договоренности с Европейским космическим агентством (ESA) об участии в миссии ExoMars. Она предполагает отправку в 2016 году орбитального зонда для исслед...
  (читать дальше)

На Венере могут быть полярные сияния
С Венерой всегда что-нибудь не так. Теперь оказалось, что эта планета, не имеющая собственного магнитного поля, демонстрирует явное магнитного пересоединение — признак магнитных бурь. Возможно, в её атмосфере случаются даже аналоги нашего северного сияния. Когда магнитные поля разных магнитных доменов сходятся вместе, происходит магнитное пересоединение. Именно оно вызывает бури на Солнце и магн...
  (читать дальше)

Обнаружена галактика, конец которой только начался
Наблюдения, проведённые с помощью инфракрасного космического телескопа GALEX, показали, что вспышки сверхновых и джеты чудовищных чёрных дыр рассеивают галактический газ, словно ветер — осенние листья. Давно известно, что богатые газом спиральные галактики иногда сталкиваются, после чего возникают эллиптические галактики. В этих больших образованиях формирование звёзд протекает вяло, и со времен...
  (читать дальше)

НАСА нашло деньги на «Кеплера», «Спитцера» и «Планка»
НАСА продлевает работу с космическими телескопами «Кеплер», «Спитцер» и «Планк». Таков итог раздумий высшей экспертной группы по пересмотру астрофизических проектов. С её отчётом можно ознакомиться здесь. «Кеплер» будет получать финансирование вплоть до 30 сентября 2016 года (в этот день завершается очередной финансовый год НАСА). На какие именно цели пойдут деньги из бюджетов-2015 и -2016, бу...
  (читать дальше)

У Земли тысяча естественных спутников
Недавнее теоретическое исследование американских астрономов дало парадоксальный результат: во-первых, популяция естественных (невидимых) спутников нашей планеты равна примерно тысяче объектов, находящихся на орбите в любой произвольный момент времени, а во-вторых, периодически Земля имеет два спутника, видимых с поверхности невооружённым глазом. Очень может быть, что пралюди уже наблюдали нечто ...
  (читать дальше)

Разрабатываются фотонные сита для сверхдешёвых пластиковых телескопов
Гибкие (в прямом смысле) пластиковые телескопы, разрабатываемые сейчас в Академии ВВС США в Колорадо-Спрингс и использующие вместо рефракции дифракцию, смогут служить средствами наблюдения для военных и гражданских наноспутников. При этом их стоимость будет радикально ниже, чем у нынешних космических и наземных телескопов, хотя они и смогут получать лишь чёрно-белые изображения. Элементной ...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)