Пенсионный советник

«Лазерные технологии позволят России слезть с «нефтяной иглы»

Как передать энергию на расстоянии

Иван Крылов, Анастасия Лебедева 05.05.2016, 22:46
Старт ракеты-носителя «Союз-2.1а» Сергей Гунеев/РИА «Новости»
Старт ракеты-носителя «Союз-2.1а»

О том, как возможна передача энергии на расстоянии, для чего нужны лазерные системы и на каком космическом корабле космонавты будут летать на Луну, рассказывает отдел науки «Газеты.Ru».

Ни для кого не секрет, что в настоящее время человечество в основном пользуется энергией, получаемой от сжигания полезных ископаемых, а альтернативные источники энергии — Солнце или ветер — хоть и используются, но занимают далеко не ведущие позиции. Тем не менее с развитием технологий становятся возможными такие способы получения и передачи энергии, которые раньше казались неосуществимыми.

Специалисты ракетно-комической корпорации «Энергия» в настоящее время ведут

наземную отработку технологии передачи электроэнергии с одного объекта на другой посредством лазерного инфракрасного излучения.

К проекту подключены ведущие лаборатории страны, и сегодня уже созданы фотоэлектрические приемники-преобразователи с эффективностью около 60%.

Для отработки системы наведения луча на базе предприятия подготовлена трасса, где расстояние между излучателем и приемником составляет 1,5 км. Система успешно функционирует в экспериментальном режиме. По оценкам специалистов корпорации, КПД всего тракта может составить 10–20%, а при использовании самых современных достижений в лазерной технике и оптоэлектронике имеются все возможности повысить его до 30%.

Виталий Мельников, главный научный сотрудник ЦНИИмаш и доктор технических наук, рассказал отделу науки: «Вопрос создания лазерных систем на самом деле гораздо серьезнее, чем его воспринимают энергетики. Достижения в области лазерных технологий в корне изменили отношение в мире к возможности создания солнечных электростанций. Такие проекты имеются не только у России, но и у Японии и США, но на настоящий момент их задумки практически нереализуемы. В далеком будущем, зная специфику развития экономики этих стран, они смогут их исполнить.

Наше решение более интересное, чем у многих зарубежных коллег, и оно осуществляется уже сейчас. Мы накапливали опыт в космической технике еще с момента полета первого человека в космос. Японские специалисты такого багажа не имеют.

Мы же уже сейчас предлагаем использовать не жесткие каркасные космические конструкции, довольно дорогостоящие, а гибкие и легкие конструкции, формируемые центробежными силами.

Простыми словами, наша разработка представляет собой такой рулон, который разматывается за счет вращения центробежными силами. Еще Циолковский говорил, что, выходя в космос, мы должны базироваться не на принципах построения земной строительной механики, а использовать условия космоса – невесомость, отсутствие гравитации, глубокий вакуум. В этом плане центробежные силы – характерная особенность космоса. Все спутники и планеты вращаются благодаря им, и использование центробежных сил в конструировании сулит очень большие перспективы. В России это направление развивают еще с 80-х годов ХХ века. К тому же создание каркасной конструкции размером 20 на 20 км, как предлагают американцы, может занять не один десяток лет и сопровождается определенными технологическими трудностями. В сравнении с центробежными конструкциями, которые оправдали себя еще в 90-е годы и размер которых позволяет уместить их в бочке диаметром 1 м и запустить в космос любым носителем, американские проекты проигрывают».

В результате первоначальных исследований пришло понимание, что эксперимент, подобный наземному, может быть проведен в космосе. В космическом эксперименте планируется передавать энергию с МКС на ТГК «Прогресс», который для этого будет отведен от станции на 1–2 км.

Создание эффективных лазерных систем позволит в перспективе передавать электроэнергию от космических аппаратов с достаточно мощными энергетическими установками на другие космические аппараты, оснащенные специальными приемниками-преобразователями, что открывает новые возможности при освоении космического пространства.

Подобные разработки также могут найти применение в сферах, где есть необходимость в использовании автономных робототехнических систем. В первую очередь это МВД и МЧС, которые регулярно задействуют роботов при ликвидации последствий стихийных бедствий, проверке объектов на наличие взрывчатых веществ и выполнении других операций, которые могут быть слишком опасны для привлечения людей. Технологии лазерного электроснабжения позволяют значительно увеличить автономность дистанционно управляемых устройств и тем самым в разы повысить их эффективность.

О значимости лазерных систем говорит и Виталий Мельников: «Есть еще одна концепция, о которой много говорят в мире, это волоконные лазеры с солнечной накачкой. В создании такого лазера преуспела Италия — в странах НАТО есть разделение труда, сложившееся исторически. От итальянцев не отстают и американцы. В России такие проекты тоже имеются. Наша солнечная электростанция представляет собой много усиков, длиной до километра, намотанных на центральную катушку, и ее размер также делает возможным облегчить ее транспортировку.

В конце концов, нельзя забывать о том, что энергетика XXI века — это не нефть или газ. Если бы даже запасы углеродного топлива были бесконечными, то сжигание топлива в любом случае провоцирует потепление климата и выбросы химикатов в атмосферу, а перед мировым сообществом стоит задача стабилизации климата.

Лазерные технологии получения и трансляции солнечной энергии определенно решают эту задачу, а еще позволяют России слезть с «нефтяной иглы».

Поэтому необходимо если не обогнать японцев, то хотя бы реализовать свою программу одновременно с их проектом».

Помимо работы над передачей энергии на расстоянии в рамках проекта по созданию пилотируемого транспортного корабля (ПТК) нового поколения в РКК «Энергия» ведутся активные опытно-конструкторские работы. Уже изготовлена технологическая капсула для проведения целого цикла динамических и статических испытаний. По планам в 2021 году стартуют летные испытания корабля на околоземной орбите в беспилотном режиме, а в 2023-м уже начнутся полеты с экипажем. Для выведения корабля на околоземную орбиту будет задействована ракета-носитель тяжелого класса «Ангара-А5П». Все пуски предполагается проводить с нового российского космодрома Восточный.

Основное назначение ПТК — доставка космонавтов к Луне, при этом он будет использоваться для обслуживания перспективных околоземных орбитальных станций и объектов на окололунных орбитах. Корабль сможет до 30 суток находиться в автономном полете, доставлять людей и грузы, обеспечивать спасение космонавтов в случае нештатных ситуаций. Поскольку при возвращении с Луны корабль входит в атмосферу со второй космической скоростью, конструкцией предусмотрен эффективный теплозащитный экран.

При его изготовлении будут применяться новые теплозащитные материалы, плотность которых будет в три раза меньше, чем у тех, которые используются при создании кораблей «Союз ТМА».

С учетом многоразовости корабля панели теплозащиты могут быть заменены при межполетном обслуживании. При выведении на низкую орбиту корабль сможет использоваться до десяти раз и столько же — при кратковременных полетах к Луне.

Длина корабля составит 6,1 м, общая масса при полете к орбитальной станции — 14,4 тонны, при полете к Луне — 20 тонн. Возможность в течение месяца находиться в автономном полете позволит проводить на борту корабля различные научно-прикладные исследования и эксперименты. В экипаж корабля будут входить четыре космонавта, при этом предусмотрено размещение дополнительных кресел еще для двух человек. ПТК отличается повышенной комфортностью по сравнению с кораблями «Союз ТМА». В нем ощутимо больше свободный объем, приходящийся на одного человека. Интерьер командного отсека проектируется с применением передовых конструктивных и дизайнерских решений, отвечает всем современным эргономическим стандартам. В частности, корабль будет укомплектован новыми креслами, более удобными для экипажа.