मानवता को पर्यावरणीय दृष्टि से क्रिस्टल स्वच्छ ऊर्जा की आवश्यकता है, क्योंकि ऊर्जा पैदा करने के आधुनिक तरीके पर्यावरण को गंभीर रूप से प्रदूषित करते हैं। विशेषज्ञ नए तरीकों से गतिरोध से बाहर निकलने का रास्ता देखते हैं। वे अंतरिक्ष ऊर्जा के उपयोग से जुड़े हैं।
शुरुआती विचार
कहानी 1968 में शुरू हुई थी। तब पीटर ग्लेज़र ने विशाल उपग्रह प्रौद्योगिकी के विचार का प्रदर्शन किया। उन पर सोलर कलेक्टर लगाया गया था। इसका आकार 1 वर्ग मील है। उपकरण भूमध्य रेखा क्षेत्र से 36,000 किमी की ऊंचाई पर स्थित होना चाहिए था। लक्ष्य सौर ऊर्जा को एक विद्युत चुम्बकीय बैंड, एक माइक्रोवेव स्ट्रीम में एकत्रित और परिवर्तित करना है। इस तरह, उपयोगी ऊर्जा विशाल स्थलीय एंटेना को प्रेषित की जानी चाहिए।
1970 में अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने नासा के साथ मिलकर ग्लेसर परियोजना का अध्ययन किया। यह सौर ऊर्जा उपग्रह (संक्षिप्त नाम एसपीएस) है।
तीन साल बाद वैज्ञानिक को प्रस्तावित तकनीक का पेटेंट मिल गया। यह विचार, यदि लागू किया गया, तो उत्कृष्ट परिणाम लाएगा। लेकिन वहाँ थेअलग-अलग गणनाएं की गईं, और यह पता चला कि नियोजित उपग्रह 5000 मेगावाट ऊर्जा उत्पन्न करेगा, और पृथ्वी तीन गुना कम तक पहुंच जाएगी। हमने इस परियोजना के लिए अनुमानित लागत भी निर्धारित की - $ 1 ट्रिलियन। इसने सरकार को कार्यक्रम बंद करने के लिए मजबूर किया।
90 के दशक
भविष्य में, उपग्रहों को अधिक मामूली ऊंचाई पर स्थित करने की योजना थी। ऐसा करने के लिए, उन्हें कम पृथ्वी की कक्षाओं का उपयोग करना पड़ा। इस अवधारणा को 1990 में केंद्र के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित किया गया था। एम. वी. केल्डिश।
उनकी योजना के अनुसार 21वीं सदी के 20-30 के दशक में 10-30 विशेष स्टेशन बनाए जाने चाहिए। उनमें से प्रत्येक में 10 ऊर्जा मॉड्यूल शामिल होंगे। सभी स्टेशनों का कुल पैरामीटर 1.5 - 4.5 GW होगा। पृथ्वी पर, संकेतक 0.75 से 2.25 GW तक के मान तक पहुंच जाएगा।
और 2100 तक स्टेशनों की संख्या बढ़ाकर 800 कर दी जाएगी। पृथ्वी पर प्राप्त ऊर्जा का स्तर 960 GW होगा। लेकिन आज इस अवधारणा पर आधारित किसी परियोजना के विकास के बारे में भी कोई जानकारी नहीं है।
नासा और जापान की कार्रवाई
1994 में एक विशेष प्रयोग किया गया। इसकी मेजबानी अमेरिकी वायु सेना ने की थी। उन्होंने उन्नत फोटोवोल्टिक उपग्रहों को पृथ्वी की निचली कक्षा में स्थापित किया। इसके लिए रॉकेट का इस्तेमाल किया गया।
1995 से 1997 तक NASA ने अंतरिक्ष ऊर्जा का गहन अध्ययन किया। इसकी अवधारणाओं और तकनीकी विशिष्टताओं का विश्लेषण किया गया।
1998 में जापान ने इस क्षेत्र में हस्तक्षेप किया। उनकी अंतरिक्ष एजेंसी ने एक अंतरिक्ष विद्युत प्रणाली बनाने के लिए एक कार्यक्रम शुरू किया।
1999 में नासा ने इसी तरह का एक कार्यक्रम शुरू करके जवाब दिया। 2000 में, इस संगठन के एक प्रतिनिधि, जॉन मैकिन्स ने अमेरिकी कांग्रेस के सामने एक बयान के साथ बात की कि नियोजित विकास के लिए भारी खर्च और उच्च तकनीक वाले उपकरणों के साथ-साथ एक दशक से भी अधिक समय की आवश्यकता है।
2001 में, जापानियों ने अनुसंधान को तेज करने और 10 kW और 1 MW के मापदंडों के साथ एक परीक्षण उपग्रह लॉन्च करने की योजना की घोषणा की।
2009 में, उनकी अंतरिक्ष अन्वेषण एजेंसी ने एक विशेष उपग्रह को कक्षा में भेजने के अपने इरादे की घोषणा की। यह माइक्रोवेव का उपयोग करके सौर ऊर्जा को पृथ्वी पर भेजेगा। इसका प्रारंभिक प्रोटोटाइप 2030 में लॉन्च किया जाना चाहिए।
साथ ही 2009 में, दो संगठनों - सोलारेन और पीजी एंड ई के बीच एक महत्वपूर्ण समझौते पर हस्ताक्षर किए गए थे। इसके मुताबिक, पहली कंपनी अंतरिक्ष में ऊर्जा का उत्पादन करेगी। और दूसरा इसे खरीद लेगा। ऐसी ऊर्जा की शक्ति 200 मेगावाट होगी। यह इसके साथ 250,000 आवासीय भवनों को उपलब्ध कराने के लिए पर्याप्त है। कुछ रिपोर्टों के अनुसार, इस परियोजना को 2016 में लागू किया जाना शुरू हुआ।
2010 में, शिमिज़ू चिंता ने चंद्रमा पर एक बड़े पैमाने पर स्टेशन के संभावित निर्माण के बारे में सामग्री प्रकाशित की। बड़ी मात्रा में सोलर पैनल का इस्तेमाल किया जाएगा। उनसे एक बेल्ट बनाई जाएगी, जिसमें 11,000 और 400 किमी (क्रमशः लंबाई और चौड़ाई) के पैरामीटर होंगे।
2011 में, कई बड़ी जापानी कंपनियों ने एक वैश्विक संयुक्त परियोजना की कल्पना की। इसमें घुड़सवार सौर बैटरी वाले 40 उपग्रहों का उपयोग शामिल था। विद्युत चुम्बकीय तरंगें पृथ्वी को ऊर्जा की संवाहक बन जाएंगी। आईना उन्हें ले जाएगाजिसका व्यास 3 किमी है। यह समुद्र के रेगिस्तानी क्षेत्र में केंद्रित होगा। परियोजना 2012 में शुरू होने वाली थी। लेकिन तकनीकी कारणों से ऐसा नहीं हो सका।
व्यवहार में समस्या
अंतरिक्ष ऊर्जा का विकास मानवता को प्रलय से बचा सकता है। हालाँकि, परियोजनाओं के व्यावहारिक कार्यान्वयन में कई कठिनाइयाँ हैं।
योजना के अनुसार, अंतरिक्ष में उपग्रहों के एक नेटवर्क के स्थान के निम्नलिखित फायदे हैं:
- सूर्य के लगातार संपर्क में रहना, यानी निरंतर क्रिया।
- मौसम और ग्रह की धुरी की स्थिति से पूर्ण स्वतंत्रता।
- संरचनाओं के द्रव्यमान और उनके क्षरण को लेकर कोई दुविधा नहीं है।
योजनाओं का क्रियान्वयन निम्नलिखित समस्याओं से जटिल है:
- एंटीना के विशाल पैरामीटर - ग्रह की सतह पर ऊर्जा का ट्रांसमीटर। इसलिए, उदाहरण के लिए, 2.25 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति वाले माइक्रोवेव का उपयोग करके होने वाले इच्छित प्रसारण के लिए, ऐसे एंटीना का व्यास 1 किमी होगा। और पृथ्वी पर ऊर्जा प्रवाह प्राप्त करने वाले क्षेत्र का व्यास कम से कम 10 किमी होना चाहिए।
- पृथ्वी पर जाने पर ऊर्जा की हानि लगभग 50% होती है।
- भारी खर्च। एक देश के लिए, ये बहुत महत्वपूर्ण राशियाँ हैं (कई दसियों अरब डॉलर)।
ये हैं अंतरिक्ष ऊर्जा के फायदे और नुकसान। अग्रणी शक्तियां इसकी कमियों को दूर करने और कम करने में लगी हुई हैं। उदाहरण के लिए, अमेरिकी डेवलपर्स स्पेसएक्स फाल्कन 9 रॉकेट की मदद से वित्तीय दुविधाओं को हल करने की कोशिश कर रहे हैं। ये उपकरण नियोजित कार्यक्रम (विशेष रूप से, एसबीएसपी उपग्रहों को लॉन्च करने) को लागू करने की लागत को काफी कम कर देंगे।
चंद्र कार्यक्रम
डेविड क्रिसवेल की अवधारणा के अनुसार, आवश्यक उपकरण रखने के लिए चंद्रमा को आधार के रूप में उपयोग करना आवश्यक है।
यह दुविधा को हल करने के लिए सबसे अच्छी जगह है। इसके अलावा, चंद्रमा पर नहीं तो अंतरिक्ष ऊर्जा का विकास कहां संभव है? यह एक ऐसा क्षेत्र है जहां न तो कोई वातावरण है और न ही मौसम। यहां बिजली उत्पादन ठोस दक्षता के साथ लगातार चल सकता है।
इसके अलावा, बैटरियों के कई घटकों को मिट्टी जैसे चंद्र सामग्री से बनाया जा सकता है। यह अन्य स्टेशन विविधताओं के अनुरूप लागत को काफी कम करता है।
रूस में स्थिति
देश का अंतरिक्ष ऊर्जा उद्योग निम्नलिखित सिद्धांतों के आधार पर विकसित हो रहा है:
- ऊर्जा आपूर्ति ग्रह पैमाने पर एक सामाजिक और राजनीतिक समस्या है।
- पर्यावरण सुरक्षा सक्षम अंतरिक्ष अन्वेषण का गुण है। हरित ऊर्जा शुल्क लागू किया जाना चाहिए। यहां इसके वाहक के सामाजिक महत्व को अनिवार्य रूप से ध्यान में रखा गया है।
- नवीन ऊर्जा कार्यक्रमों के लिए निरंतर समर्थन।
- परमाणु ऊर्जा संयंत्रों द्वारा उत्पन्न बिजली के प्रतिशत को अनुकूलित करने की आवश्यकता है।
- जमीन और अंतरिक्ष एकाग्रता के साथ ऊर्जा के इष्टतम अनुपात की पहचान।
- शिक्षा और ऊर्जा संचरण के लिए अंतरिक्ष उड्डयन का अनुप्रयोग।
रूस में अंतरिक्ष ऊर्जा संघीय राज्य एकात्मक उद्यम एनपीओ के कार्यक्रम के साथ बातचीत करती है। लवोच्किन। यह विचार सौर संग्राहकों और विकिरण एंटेना के उपयोग पर आधारित है। बुनियादी प्रौद्योगिकियां - स्वायत्त उपग्रह पृथ्वी से नियंत्रित होते हैंपायलट पल्स सहायता।
एंटेना के लिए लघु, सम मिलीमीटर तरंगों वाले माइक्रोवेव स्पेक्ट्रम का उपयोग किया जाता है। इससे बाहरी अंतरिक्ष में संकरी किरणें दिखाई देंगी। इसके लिए मामूली मापदंडों के जनरेटर और एम्पलीफायरों की आवश्यकता होगी। तब काफी छोटे एंटेना की आवश्यकता होगी।
TsNIIMash की पहल
2013 में, इस संगठन (जो रोस्कोस्मोस का प्रमुख वैज्ञानिक प्रभाग भी है) ने घरेलू अंतरिक्ष सौर ऊर्जा संयंत्र बनाने का प्रस्ताव रखा। उनकी इच्छित शक्ति 1-10 GW की सीमा में थी। ऊर्जा को वायरलेस तरीके से पृथ्वी पर प्रेषित किया जाना चाहिए। इस उद्देश्य के लिए, अमेरिका और जापान के विपरीत, रूसी वैज्ञानिकों का इरादा एक लेज़र का उपयोग करने का था।
परमाणु नीति
अंतरिक्ष में सौर बैटरियों का स्थान कुछ निश्चित लाभों को दर्शाता है। लेकिन यहां आवश्यक अभिविन्यास का कड़ाई से पालन करना महत्वपूर्ण है। तकनीक छाया में नहीं होनी चाहिए। इस संबंध में कई विशेषज्ञ चंद्र कार्यक्रम को लेकर संशय में हैं।
और आज सबसे प्रभावी तरीका माना जाता है "अंतरिक्ष परमाणु शक्ति - सौर अंतरिक्ष शक्ति"। इसमें एक शक्तिशाली परमाणु रिएक्टर या जनरेटर को अंतरिक्ष में रखना शामिल है।
पहला विकल्प बहुत बड़ा है और इसके लिए सावधानीपूर्वक निगरानी और रखरखाव की आवश्यकता होती है। सैद्धांतिक रूप से, यह अंतरिक्ष में स्वायत्त रूप से एक वर्ष से अधिक समय तक काम करने में सक्षम होगा। अंतरिक्ष कार्यक्रमों के लिए यह बहुत कम समय है।
दूसरे में एक ठोस दक्षता है। लेकिन अंतरिक्ष की स्थिति में अलग होना मुश्किल हैइसकी शक्ति। आज, नासा के अमेरिकी वैज्ञानिक ऐसे जनरेटर का एक बेहतर मॉडल विकसित कर रहे हैं। घरेलू विशेषज्ञ भी इस दिशा में सक्रियता से काम कर रहे हैं।
अंतरिक्ष ऊर्जा के विकास के सामान्य उद्देश्य
वे आंतरिक और बाहरी हो सकते हैं। पहली श्रेणी में शामिल हैं:
- दुनिया की आबादी में तेज वृद्धि। कुछ पूर्वानुमानों के अनुसार, 21वीं सदी के अंत तक पृथ्वी के निवासियों की संख्या 15 अरब से अधिक लोगों की होगी।
- ऊर्जा की खपत लगातार बढ़ रही है।
- ऊर्जा उत्पादन के शास्त्रीय तरीकों का उपयोग अप्रासंगिक होता जा रहा है। वे तेल और गैस पर आधारित हैं।
- जलवायु और वातावरण पर नकारात्मक प्रभाव।
दूसरी श्रेणी में शामिल हैं:
- आवधिक रूप से उल्कापिंडों और धूमकेतुओं के बड़े हिस्से ग्रह पर पड़ते हैं। आंकड़ों के मुताबिक, ऐसा सदी में एक बार होता है।
- चुंबकीय ध्रुवों में परिवर्तन। हालांकि यहां आवृत्ति हर 2000 साल में एक बार होती है, लेकिन एक खतरा है कि उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव स्थान बदल देंगे। फिर कुछ समय के लिए ग्रह अपना चुंबकीय क्षेत्र खो देगा। यह गंभीर विकिरण क्षति से भरा है, लेकिन अच्छी तरह से स्थापित अंतरिक्ष ऊर्जा ऐसी आपदाओं से बचाव बन सकती है।
