Космические зеркала для солнечной энергии: инновационная концепция орбитальных солнечных отражателей от университета Глазго

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Наука и космос

Солнечная энергия — один из самых перспективных источников возобновляемой энергии, которая может снизить нашу зависимость от ископаемого топлива и уменьшить выбросы парниковых газов. Однако существует ряд проблем, связанных с использованием солнечной энергии на Земле, таких как нестабильность производства, высокая стоимость инфраструктуры и ограниченность доступности в разных регионах и в разное время суток. Чтобы преодолеть эти проблемы, некоторые ученые и инженеры предлагают использовать космические технологии, такие как орбитальные солнечные отражатели, которые могут увеличить и стабилизировать солнечный потенциал на Земле.

Орбитальные солнечные отражатели — это космические аппараты, которые размещаются на орбите вокруг Земли и отражают солнечный свет в сторону солнечных электростанций на поверхности планеты. Таким образом, они могут продлить время работы солнечных электростанций, особенно на рассвете и закате, когда спрос на электричество высок, а солнечный свет слаб. Кроме того, они могут распределить солнечный свет более равномерно по разным широтам, уменьшая разрыв между солнечно-богатыми и солнечно-бедными регионами.

Идея использования орбитальных солнечных отражателей не нова и имеет долгую историю. Еще в 1920-х годах немецкий инженер Герман Оберт предложил использовать зеркала в космосе для освещения городов ночью. В 1970-х годах американский физик Питер Глейзер разработал концепцию космических солнечных электростанций, которые могли бы передавать энергию на Землю с помощью микроволновых лучей. В 1990-х годах российские космонавты выпустили в космос 20-метровый отражатель из алюминиевой фольги, который отражал солнечный свет на Землю, создавая яркую звезду на небе.

Однако все эти проекты сталкивались с техническими, экономическими и политическими проблемами, такими как сложность запуска и поддержания орбитальных объектов, высокая стоимость космических миссий, риск воздействия на окружающую среду и климат, а также возможность использования космических технологий в военных целях. Поэтому до сих пор не было реализовано ни одного крупномасштабного проекта по использованию орбитальных солнечных отражателей для повышения земной солнечной энергии.

Однако в последние годы ситуация изменилась благодаря ряду факторов, таких как развитие новых материалов и технологий, снижение стоимости запуска полезной нагрузки в космос, увеличение мирового спроса на чистую энергию и усиление борьбы с изменением климата. Все это стимулирует возрождение интереса к орбитальным солнечным отражателям как одному из потенциальных решений для ускорения перехода к нулевому выбросу углерода.

Схема упрощенного подхода к проектированию группировки с несколькими спутниками на одной орбите вокруг невращающейся Земли
Автор: Onur Çelik, Colin R. McInnes Space and Exploration Technology Group, James Watt School of Engineering, University of Glasgow, Glasgow G12 8QQ, Scotland, United Kingdom; https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.01.031 Источник: www.sciencedirect.com

Недавно группа космических инженеров из Университета Глазго опубликовала новое исследование, в котором показала, как можно использовать орбитальные солнечные отражатели для увеличения производительности будущих крупномасштабных солнечных электростанций. Исследователи использовали сложные компьютерные модели, чтобы определить наиболее эффективный способ расположения и угла наклона отражателей, чтобы максимизировать дополнительный солнечный свет, отраженный к солнечным электростанциям в раннее утро и поздний вечер.

Их модели показали, что помещение 20 тончайших отражателей на орбиту в 1000 километрах от поверхности Земли могло бы отражать солнечный свет к солнечным электростанциям на дополнительные два часа в день в среднем. Дополнительный солнечный свет мог бы повысить производительность мировых будущих солнечных электростанций, особенно после захода солнца, когда спрос на электричество высок. Производительность могла бы быть увеличена еще больше за счет добавления большего количества отражателей или увеличения их размера.

Отражатели поддерживали бы орбиту близко к линии терминатора Земли — границе, где дневной свет на одной стороне планеты переходит в ночь на другой — в расположении, известном как созвездие Уолкера. Созвездия Уолкера — это группы равномерно распределенных спутников, которые образуют кольца вокруг планеты, чтобы обеспечить постоянную связь или освещение с поверхностью Земли. Они широко используются в таких технологиях, как спутниковые системы связи, навигации и метеорологии.

24-часовой наземный трек выбранной оптимальной солнечно-синхронной орбиты
Автор: Onur Çelik, Colin R. McInnes Space and Exploration Technology Group, James Watt School of Engineering, University of Glasgow, Glasgow G12 8QQ, Scotland, United Kingdom; https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.01.031 Источник: www.sciencedirect.com

Исследователи предполагают, что 20 отражателей могли бы генерировать дополнительные 728 МВт/ч электричества в день — эквивалент добавления дополнительной крупномасштабной солнечной электростанции на Земле без связанных с этим затрат на строительство.

Орбиты и распределение орбитальных солнечных отражателей с 10 отражателями и Фазовый угол между ними 15 градусов. Каждая серая точка представляет собой отражатель, а пурпурные круги представляют орбиты.
Автор: Onur Çelik, Colin R. McInnes Space and Exploration Technology Group, James Watt School of Engineering, University of Glasgow, Glasgow G12 8QQ, Scotland, United Kingdom; https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.01.031 Источник: www.sciencedirect.com

Доктор Онур Челик, из Школы инженерии Джеймса Уотта Университета Глазго, является ответственным автором статьи. Он сказал: «Солнечная энергия имеет потенциал стать одним из ключевых ускорителей в нашей гонке к достижению нулевого выброса углерода, помогая нам смягчить глобальные последствия климатических изменений, сокращая нашу зависимость от ископаемых топлив.

«Цена на солнечные панели быстро снизилась в последние годы, увеличивая темп их внедрения и прокладывая путь для создания крупномасштабных солнечных электростанций по всему миру.

«Одной из основных проблем солнечной энергии, конечно, является то, что она может быть сгенерирована только в течение дневных часов. Размещение орбитальных солнечных отражателей вокруг Земли помогло бы максимально повысить эффективность солнечных электростанций в ближайшие годы. Стратегическое размещение новых солнечных электростанций в местах, которые получают больше дополнительного солнечного света от отражателей, могло бы сделать их еще более эффективными».

Исследование является одним из результатов работы SOLSPACE, исследовательского проекта, возглавляемого Университетом Глазго. Профессор Колин Макиннес является руководителем проекта SOLSPACE и соавтором исследования. Он сказал: «Идея орбитальных солнечных отражателей не нова — на самом деле, она предшествует даже космической эре, так как идея освещения городов светом из космоса была обсуждена в конце 1920-х годов.

«Однако космические отражатели были продемонстрированы только один раз в начале 90-х годов, когда 20-метровый отражатель из алюминиевой фольги был выпущен с российской космической станции «Мир», чтобы отразить солнечный свет обратно на Землю.

«Проект SOLSPACE работает над разработкой, развитием и демонстрацией идей для орбитальной технологии отражателей, которая могла бы работать в более масштабном режиме, чтобы обеспечить глобальные услуги по использованию чистой энергии.

«Борьба с проблемами климатических изменений требует больших идей. Это, безусловно, большая идея, которая основывается на технологиях, которые уже хорошо известны, и компьютерных моделях, подобных нашим, которые показывают, как они могут быть масштабированы. Кроме того, падение стоимости запуска полезной нагрузки в космос открывает совершенно новые возможности для будущего».

В заключение, можно сказать, что орбитальные солнечные отражатели представляют собой интересную и инновационную концепцию, которая может способствовать увеличению и улучшению использования солнечной энергии на Земле. Однако для реализации этой концепции необходимо решить ряд технических, экономических и социальных проблем, таких как обеспечение безопасности и надежности орбитальных объектов, снижение затрат и рисков космических миссий, учет влияния на окружающую среду и климат, а также соблюдение международных норм и договоров. Только тогда орбитальные солнечные отражатели смогут стать реальным и полезным инструментом для борьбы с изменением климата и перехода к нулевому выбросу углерода.

4 комментария

A
Авторы «забыли», сколько этих самых парниковых газов появится в ходе изготовления и запуска этих агрегатов. Тут что-то вроде знаменитой Греты, которая плыла для своей истерики на яхте в Нью-Йорк, а экипаж для обратного плавания летел на самолете и основной потом возвращался обратно тоже на самолете.
111209505338883242462@google
еще один делитель мегаватты на часы
«МВт/ч „
j
Архимед добрался до орбиты
B
Астрономы в «восторге», они и так поминают Маска с его старлинками незлым тихим словом, а если к этому добавится еще и огромные зеркала...
ИМХО, эта идея не взлетит. Тут масса негативных моментов при неизвестном выхлопе. Первое что приходит в голову, так это дополнительный нагрев планеты, ведь тот свет, который в нормальных условиях должен пройти мимо, будет перенаправлен и сильнее нагреет планету. Т.е. нужно будет как-то компенсировать этот нагрев, добавив еще одну группировку спутников, которые будут делать затенение в дневное время.
В целом, того солнечного света, который поступает на планету, более чем достаточно для всех текущих нужно человечества, нужно лишь придумать как его преобразовать в удобный для хранения и последующего использования вид.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Зачем поджигают покрышки при шиномонтаже. Это помощь или вредительство? Разбираемся в вопросе

Удивили меня при шиномонтаже — показали способ ударной накачки колес, который применяется при установке покрышки большого диаметра на диск. Про эту хитрость знают профессионалы, но не...

Нашел NVMe накопитель для замены в PlayStation 5: обзор Fanxiang S880 с PCI-E Gen4 интерфейсом и скоростями 7.3/6.5 ГБ/с

Fanxiang S880 — один из самых соблазнительных NVMe SSD накопителей на рынке. Этот компактный «гигант» работает через интерфейс PCI-E Gen4 и обещает высокую скорость передачи данных без...

Раскрыт истинный возраст «Зала короля Артура» — на 4000 лет старше. Как OSL-датировка помогает переосмыслить легенду?

Легенды, окутывающие древние монументы, подобно туману, скрывают их истинную историю, заставляя нас принимать желаемое за действительное. Так было и с «Залом короля Артура» — загадочным...

Можно ли создать супергидрофобный материал? Исследования влияние геометрии и состава на смачиваемость микроструктур

Представьте мир, где грязь сама соскальзывает с окон, корпуса кораблей остаются чистыми от обрастаний, а солнечные панели работают с максимальной эффективностью даже после песчаной бури....

У шерстистых носорогов был горб, как у верблюда: российское исследование переписывает устоявшееся представление

Сибирская вечная мерзлота — это не просто замерзшая земля. Это гигантский естественный холодильник, хранящий в своих ледяных объятиях бесценные артефакты давно ушедших эпох. Именно там,...

Angelears AE100 — липкая прозрачность — обзор силиконовых насадок для внутриканальных наушников

Angelears — китайская компания по продаже аудиооборудования — выпустила силиконовые насадки, и, насколько я знаю, это первый их продукт под собственным брендом. Ранее в плане...