Владимир Янков - Загадки звездных островов. Книга 1 (сборник)

Продумываются конструктивные и технологические схемы монтажа электростанций в космосе. Вот как это будет выглядеть. На высоте 500 километров над поверхностью Земли собирается первая ячейка будущей станции площадью 100 × 100 метров. По мере поступления новых грузов, выводимых ракетами на химическом топливе, исходная конструкция постепенно наращивается до десятков квадратных километров. После окончания монтажа и проверки функционирования станции она переводится на свое рабочее место на стационарной орбите с высотой 36 тысяч километров над экватором. Перевод может осуществляться сравнительно маломощными двигательными установками, работающими на химической, ядерной или электрической энергии. В последнем случае энергию для двигателей будет поставлять сама станция. Медленное перебазирование станции позволит многократно уменьшить веса несущей конструкции станции: ведь перегрузки будут незначительными.

Намечаемые пути к снижению весов конструкции вполне осуществимы. Но, несмотря на это, веса полезных нагрузок по-прежнему остаются устрашающими. И чтобы строительство станции не затянулось на сотни лет, возникает необходимость разработки более мощных ракет-носителей, способных выводить на монтажную орбиту грузы до 500 тонн. 200 таких ракет обеспечат доставку грузов для одной электростанции за 3–5 лет. Соображения рентабельности солнечных энергоустановок диктуют необходимость существенного снижения стоимости доставки грузов на орбиту и доведения ее до 150–200 долларов за килограмм. Сейчас эта цифра значительно больше даже для низкой орбиты, не говоря уже о стационарной.

Рассматривается идея использования энергии солнечной станции и для выведения грузов на монтажную орбиту. Сторонники идеи рассуждают примерно так. Современная ракета несет на себе и рабочее тело и источники энергии, необходимой для разгона рабочего тела при создании реактивной струи. А что, если оставить на ракете только рабочее тело, а энергию к нему подводить извне? Луч лазера из космического пространства от первой введенной в эксплуатацию станции направляется на стартующую ракету и сопровождает ее на всем активном участке полета. На борту ракеты рабочее тело разогревается до высоких температур и разгоняется в профилированном сопле до высоких скоростей. Правда, при таком способе запуска можно вывести на орбиту лишь небольшие полезные грузы — весом от одной до десяти тонн. Но есть и другой вариант использования энергии солнечной электростанции. Задолго до старта энергия лазерного луча поступает в специальный накопитель энергии и только потом используется для запуска ракеты. Запуск по-прежнему осуществляется лазерным лучом, но луч этот направлен на ракету уже с Земли, и мощность его неизмеримо большая. Такой способ позволит достигать скоростей истечения рабочего вещества ракеты до десятков километров в секунду и снизить стартовую массу ракет. Конечно, наземная установка для запуска ракет с помощью лазерного луча станет очень сложным и дорогостоящим сооружением, зато ее можно использовать многократно при сравнительно небольших побочных эффектах от запусков.

Несмотря на огромную сложность проблем космической гелиоэнергетики, солнечные электростанции представляются одним из реальных источников будущего. Все существующие технические проблемы, как утверждают специалисты, не носят принципиального характера. Все они разрешимы даже на современном научно-техническом уровне. Каждый киловатт полученной из космоса электроэнергии, по оценкам советских специалистов, будет стоить 2–3 тысячи рублей. Это в 4–6 раз дороже, чем энергия тепловых электростанций, в 2–2,5 раза дороже энергии гидроэлектростанций и в 1,5–2 раза дороже, чем у атомных электростанций. Но если учесть, что при добыче энергии в космосе не будут расходоваться невозобновляемые природные ресурсы, то рентабельность космической энергетики представляется вполне достижимой.

В некоторых зарубежных странах космическая гелиоэнергетика поставлена на повестку дня. В Соединенных Штатах Америки, например, создан даже специальный совет из представителей 25 ведущих научных и промышленных фирм.

Министерство энергетики США в результате трехлетнего изучения проблемы пришло к выводу, что создание солнечных электростанций вполне возможно в XXI веке. Один из проектов США предусматривает развертывание в течение 50 лет энергетической системы мощностью 300 миллионов киловатт. В систему входят 60 спутников-станций, размещенных на геостационарных орбитах. Каждый из них имеет площадь 50 квадратных километров и вес 50 тысяч тонн. Полученная в монокристаллических кремниевых элементах электрическая энергия преобразуется в электромагнитные волны и в виде микроволнового излучения поступает на наземные антенны (по одной на каждый спутник) с размерами 10 × 13 километров. Доставка материалов с Земли на промежуточные базы на низкой орбите в этом проекте осуществляется ракетами с грузоподъемностью в 400 тонн, стартующими в течение 30 лет примерно раз в сутки. Для защиты их от ионизирующего излучения используются специальные убежища с толстыми стенами, где они находятся большую часть времени. Стоимость космической системы составит 3 триллиона долларов.