гигантские отражатели, которые передадут солнечную энергию на земную поверхность, и здесь она будет преобразована в другие виды энергии. Сейчас во многих богатых солнцем странах, да и у нас в Средней Азии построены установки, целые гелиостанции, питающие, например, отопительные системы зданий.
Правда, их мощности еще недостаточно велики, чтобы давать ощутимый эффект для производства. Слишком много солнечных лучей рассеивается и поглощается земной атмосферой. Фотоприемники, установленные на борту космического спутника, соберут энергии значительно больше, чем на Земле в самую безоблачную погоду. Дабы избежать потерь, она может быть преобразована в излучение, которое свободно проникнет сквозь атмосферу через так называемые «окна прозрачности» (например, СВЧ-диапазон). Приняв это излучение, земные станции превратят его в электрический ток требуемых параметров. Производительность обычной орбитальной станции будет в шесть раз выше, чем у наземной гелиостанции, расположенной в тропиках.
Космическое энергопроизводство сулит фантастические возможности, но насколько реально воплощение такой идеи?
Когда ученые перешли к конкретным расчетам, выявились большие трудности. К примеру, грандиозные масштабы космических электростанций. Для КЭС мощностью в десять миллионов киловатт, то есть равной двум Красноярским ГЭС (а какой смысл запускать менее производительные?), необходимы солнечные батареи площадью примерно в сто квадратных километров! Весить такое сооружение будет около ста тысяч тонн. Для доставки его даже по частям на околоземную орбиту, очевидно, потребуются ракеты-носители колоссальной грузоподъемности.
Площадь приемной антенны на Земле из-за расходимости пучка будет еще в несколько раз больше, и вращать ее, конечно, не удастся. Значит, нужно, чтобы станция висела над одной точкой, находилась на стационарной орбите. Запуск же спутника на такую орбиту дороже, чем на Луну. И только через тридцать лет безаварийной работы орбитальной станции добытая в космосе энергия окупит сгоревшее при запуске топливо.
Выгоднее монтировать солнечный приемник, запуская ракеты с Луны. Здесь и скорость для вывода на околоземную орбиту нужна меньшая, и сырье под боком — то, что надо. Конечно, предварительно человечеству предстоит освоить Луну, построить на ней фабрики и космодромы.
Современные корабли сжигают по сто и более тонн топлива, а для запуска КЭС, видимо, потребуется до десяти миллионов. Покорение космического пространства такой ценой может привести к весьма плачевным последствиям. Природой установлен максимальный порог энергопотребления человечества — за ним уже начинаются необратимые процессы. Например, таяние арктических ледников, исчезновение вечной мерзлоты. Даже если КЭС будут давать скромную десятую часть этой пороговой величины, их потребуется, ни много ни мало, десять тысяч штук. При выведении их будет сожжено количество тонн топлива, выраженное числом с одиннадцатью нулями. Для сравнения: углекислого газа в атмосфере примерно столько же. Комментарии, как говорится, излишни…
Однако вспомним историю науки. Когда в одном из направлений идея заходит в тупик, на помощь приходят достижения из других областей науки и техники. Так может получиться и в этом случае. Высказывается мысль о применении лазеров для запуска кораблей и для передачи энергии.
Что, если источник энергии для двигательной установки ракеты-носителя размещать не на ее борту, а, положим, на Земле или на каком-то другом корабле-спутнике? Лазерный луч, испускаемый современным подобием гаринского гиперболоида, будет нагревать рабочее вещество в двигательной установке. В результате одновременно снижается стартовый вес ракеты, уменьшается расход топлива и за счет увеличения скорости его истечения из сопла увеличивается мощность двигателя.
Если же на околоземной орбите уже находится хотя бы одна космическая электростанция, то именно на ней можно разместить эту лазерную установку, подключить ее к солнечной энергии, и тогда первая действующая установка вытянет за собой в космос и все остальные. По сравнению с обычным двигателем, работающим на углеводородном топливе, у лазерного есть еще одно важное преимущество — он в несколько раз меньше загрязняет атмосферу.
Многообещающе использование в будущем ядерной энергетики, однако достаточно чувствительны для окружающей среды и ее тепловые отходы.
Вообще при получении энергии любым способом какая-то ее часть теряется, рассеивается, идет на нагрев атмосферы. Как ни старайся, как ни повышай КПД процесса, от этого никуда не денешься. А мы уже говорили о пороге теплового загрязнения.
Кстати, он может оказаться не столь уж далеким, этот порог. Если бы все человечество потребляло на душу населения столько энергии, сколько ее расходуется сейчас в развитых странах, то общий уровень энергопотребления был бы в три-четыре раза меньше порога, за которым начнутся необратимые воздействия на климат планеты.
Но необязательно добывать энергию именно на Земле, можно и за ее пределами. Тогда энергетические отходы там и останутся, а человечество не будет находиться в столь опасной близости к роковому порогу. Да и само производство можно вынести за пределы Земли.
Французский фантаст в одном из своих романов писал: «Их космическая яхта представляла собой нечто вроде сферы, внешняя оболочка которой — необычайно тонкий и легкий парус — вздувалась и перемещалась в пространстве, улавливая давление солнечных лучей».
Что ж, фантасты нередко предсказывали величайшие открытия и технические новинки. Современные инженеры считают, что солнечные паруса имеют много преимуществ по сравнению с различными двигателями непрерывного действия, которыми мы пока еще пользуемся. Возможно, в недалеком будущем появятся подобные паруса на кораблях, бороздящих наши моря и океаны.
Вот один из вариантов.
На гигантских искусственных островах, плавающих в океане, установлены громадные зеркала, собирающие солнечную энергию. Под действием солнечных лучей морская вода разлагается на водород и кислород. Газы охлаждают в особых установках до сверхнизких температур и в сжиженном виде направляют на тепловые электростанции, расположенные на суше. При реакции их соединений выделяется тепло и пресная вода. Так решается проблема борьбы за чистое небо — с загрязнениями среды.
Некоторые изобретатели предлагают солнечную энергию передавать, как электрическую, по проводам на любые расстояния — по тончайшим стеклянным нитям диаметром в несколько сотых миллиметра. Луч света, попавший в такое волоконце, покрытое зеркальной оболочкой, будет метаться между стенками и, претерпев миллиарды отражений, выйдет с другого конца.
Представьте себе: на крыше какого-нибудь предприятия стоит огромное параболическое зеркало, и все время оно поворачивается вслед за солнцем. Из фокуса гигантского отражателя берет начало световой кабель — толстый жгут, сплетенный из тысячи тончайших стеклянных волокон. В его открытый торец, как в трубу, течет поток концентрированного света. И разбегается по нитям к рабочим местам.
Как говорится, возможны и варианты
Вот что рассказал академик А. Шейндлин.
Давайте сначала договоримся о терминологии. Принцип деления источников энергии на возобновляемые и не-возобновляемые ясен из самих названий. Хотя при строгом подходе выясняется, что они не так уж однозначны. Например, мы считаем уголь, нефть и газ невозобновляемыми источниками лишь постольку, поскольку сегодняшний темп их использования в миллионы раз превышает возможный темп образования. В то же время уран является невозобновляемым источником энергии уже в самом строгом смысле этого слова.
Понятие нетрадиционных источников энергии менее определенно. Сюда следует отнести те резервы, которые сегодня не используются в сколь-нибудь заметном масштабе, хотя принципиальная возможность их применения доказана. Например, нетрадиционные возобновляемые источники энергии: солнце, ветер, волны, приливы и отливы, тепловая энергия океана, биомасса. И невозобновляемые: нефть, получаемая из
