Страница 55 из 64
Есть и другие проекты доставки дополнительной солнечной энергии на Землю — с помощью огромных отражателей, размещенных в космосе, увеличить уровень освещенности Земли как для целей ночного освещения (программа Лунетта, по терминологии американского ученого Эрике), так и для стимуляции фотосинтеза (программа Солетта). Эти проекты интересны, и есть уже инженерные оценки их эффективности, произведенные известным американским ученым К. А. Эрике в его книге "Будущее космической индустрии" (М., изд-во "Машиностроение", 1979 г.). Кстати, размещать рефлекторы в космосе для дополнительного освещения Земли предлагал еще в двадцатые годы один из пионеров космонавтики Юрий Васильевич Кондратюк. К недостаткам проектов относят их невсепогодность: облачный покров поглощает солнечный свет. Кроме того, возможны нежелательные экологические последствия, связанные с изменением ритмов флоры и фауны. Ведь природа за миллиарды лет эволюции приспособилась к суточному ритму смены дня и ночи. Например, исследования показали, что все растения помнят генетически заложенный в них 24-часовой цикл и предпочитают жить в естественном суточном ритме. Вывод неудивительный, но очень важный, скажем, для опытов в космосе, где длительность суток для орбитальной зелени определяется искусственно.
Разные виды растений исторически различно приспособлены к длительности дня. Но стоит навязать любому из них несвойственный цикл — и цветения уже не будет. Даже 10-минутная ошибка грозит потерей плодоношения. Интересные эксперименты поставили в лаборатории биологической кибернетики Агрофизического ин-ститута ВАСХНИЛ в Ленинграде. Оказалось, что растения (если дать им такую возможность) могут самоуправлять своим световым днем согласно "врожденному" биоритму. Экспериментально было выяснено, что днем скорость водного тока в капиллярах растений отличается от ночной. Сделать это открытие помогли ученым специальные датчики, которые следят за перемещением воды в растениях, за ростом толщины побега, за температурой зеленого листа. Эти датчики, соперничающие по тонкости изготовления с лучшими ювелирными изделиями, не повреждают даже тончайшей травинки и позволяют вести непрерывные измерения. Если по сигналам от датчика скорости водного тока, прикрепленного к растению, автоматически включать и выключать электрическое освещение, то получится, что растение само устанавливает необходимую для себя границу дня и ночи. С помощью подобных датчиков ученые создали лабораторную систему самополива: растение само включало и выключало воду для орошения. Агрофизики считают, что если поливать растения согласно их собственной информации, то урожай будет максимальным.
Но главное звено в проекте солнечных электростанций — это не сама станция и не линия передачи электроэнергии на Землю, а транспорт. Именно стоимость транспортировки будет в значительной мере определять экономические показатели космических электростанций. Предстоит создать транспортную систему, способную доставлять крупногабаритные и тяжелые грузы на геостационарную орбиту за весьма умеренную цену. А перевезти предстоит немало: масса одной электростанции мощностью пять миллионов киловатт составит около 20 тысяч тонн.
Перспективным способом доставки представляется двухэтапная доставка. Сначала грузы от 200 до 500 тонн доставляются на низкую орбиту, а затем с помощью межорбитальных кораблей они доставляются на геостационарную орбиту.
Для доставки грузов на промежуточную орбиту потребуется создание космических кораблей многократного использования с грузоподъемностью от 200 до 500 тонн. Сейчас у специалистов пока нет единого мнения, каким должен быть такой корабль многоразового использования: крылатым (наподобие "Спейс Шаттл") или бескрылым, одноступенчатым. Во всяком случае, в проектах будущего рассматривают и тот и другой варианты. Нынешний "Шаттл" для этой цели не годится. Его грузоподъемность около 30 тонн.
Для межорбитальных кораблей предполагают использовать двигатели малой тяги, например, ионные, и среди них работающие на энергии солнечных батарей. "Тихим ходом", за несколько месяцев, межорбитальный буксир доставит грузы с низкой орбиты на геостационарную. Возможно, что предварительное развертывание конструкций удобнее будет сделать на промежуточной орбите на космической сборочной базе. Там же можно организовать и производство основных элементов конструкции из привезенных с Земли материалов и сделать большинство ручных работ, чтобы максимально автоматизировать сборку на далекой геостационарной орбите. Сами фотоэлементы придется монтировать на месте. По пути следования буксир пересечет радиационный пояс Земли, долгое пребывание в котором приводит к деградации солнечных батарей. Процесс монтажа фотоэлементов поддается автоматизации. В настоящее время освоен выпуск фотоэлементов в виде тонкой пленки, которую с помощью роликовых автоматов можно укладывать из рулона на ферменные конструкции. Подобным же образом можно монтировать на фермы зеркала-концентраторы в виде тонких лепт.
По-видимому, для проверки всех технических идей, операций по доставке, изготовлению и монтажу в космосе основных элементов первый опытный образец электростанции придется собрать на околоземной орбите. Согласно наметкам американских специалистов при современном уровне науки и техники первую промышленную электростанцию на геостационарной орбите можно создать к 1996 году. Затраты на разработку, доставку на геостационарную орбиту, монтаж и пуск на проектную мощность в промышленную эксплуатацию первой электростанции составит около 60 миллиардов долларов (напомню. что вся лунная программа "Аполлон" стоила около 25 миллиардов долларов). Из них 20–25 миллиардов долларов потребуется для разработки и создания технических средств собственно солнечной космической электростанции, а остальная сумма, то есть более половины средств, поглотит разработка системы космической транспортировки. Эти затраты окупятся к 2014 году, если в космосе будут функционировать 60 станций. Гарантированный срок службы каждой электростанции 30 лет. Ожидается, что доход за весь срок службы от каждой электростанции составит около 35 миллиардов долларов, тогда как эксплуатационные расходы за это же время — 4,2 миллиарда долларов.
Один из инициаторов создания солнечных космических электростанций, американский ученый Петер Глазер, так оценивает эту идею: "Даже на стадии разработки грандиозные масштабы программы развития космической энергетики — потребность в денежных средствах и материальных ресурсах, воздействие на окружающую среду, экономические и социальные последствия, международное политическое значение, влияние на национальные и межнациональные энергетические программы — выдвигают ее в ряд крупнейших технических программ, играющих важную общественную роль. Солнечная космическая энергетика сопоставима по значению с открытием деления и синтеза ядер, возникновением спутниковой связи, развитием межконтинентальной авиации; для ее создания потребуются столь же значительные усилия… Солнечные космические электростанции могут предоставить единственный удобный случай "заставить космос оплатить долги".
Насчет "единственного случая", наверное, Глазер намеренно "сгустил краски": космос уже дает прибыль. Взять хотя бы такие области, как метеорология, связь, навигация, которые в настоящее время уже немыслимы без спутников. Да и в других отраслях доля участия космических средств постоянно растет. Одно несомненно: космическая энергетика имеет хорошие перспективы в не столь уж отдаленном будущем. Эта уверенность звучит и в выступлениях советских ученых.
"Идеи космических электростанций меня привлекают потому, что они способны внести существенный вклад в земную энергетику, — излагает свою позицию летчик-космонавт СССР, профессор Константин Петрович Феоктистов. — Создание их — один из самых перспективных путей получения от ракетно-космической техники весомой отдачи в интересах всего человечества, превращение космонавтики в высокорентабельную сферу хозяйственной деятельности землян. И еще потому, что реализация этой цели — интереснейшая проектная задача. Хотя наверняка осуществлять ее будут те, кому сейчас на двадцать-тридцать лет меньше, чем мне.