Новости

Дата публикации: 29/04/2017

Фуллерен-кислород-йодная технология: взгляд из космоса

блок

Госкорпорация Ростех разрабатывает лазерно-оптическую систему космического базирования. Орбитальный лазер с солнечной накачкой будет генерировать луч, который при попадании на Землю трансформируется в поток электрической энергии. Новая технология снимет зависимость энергетики от углеводородов, обеспечит энергоресурсами удаленные районы страны и сможет бороться с тайфунами еще на этапе их зарождения.

Солнечная индустрия — важнейшее направление современной энергетики, поскольку иные пути развития отрасли чреваты разрушением экологии Земли и истощением ее природных ресурсов. Напомним, древнее светило — универсальный «perpetuum mobile». Даже 0,5% направленного на планету излучения полностью обеспечило бы землян необходимой энергией. Однако большую часть солнечных лучей поглощает атмосфера. Кстати, именно атмосфера - один из факторов общей неэффективности кремниевых и гетероструктурных батарей. Они перерабатывают солнечную энергию в электрическую с 20-процентным КПД и представляют собой куда более дорогостоящую технологию энергопроизводства, чем АЭС.

Сегодня ученые проектируют лазерные комплексы для передачи энергии Солнца на дальние расстояния. Базовым элементом таких комплексов выступает фуллерен-кислород-йодный лазер (FOIL). В основе устройства — система комбинированной накачки активной среды, которая использует фотонную энергию для фотолитического разложения молекул йодида и возбуждения молекул углерода. В частности, фуллерены под воздействием солнечных лучей передают оптическое возбуждение молекулярному кислороду, генерируя его активную (синглетную) модификацию. В свою очередь, фотолитическое разложение йодосодержащих соединений (СН31, СБ31, С3Н71, С3Б71) поставляет атомарный йод, усиливая активность среды и выходную энергию луча. В целом, широкая полоса поглощения фуллерена (т.е. большей части солнечного спектра) и высокий квантовый выход синглетного кислорода обеспечивают КПД на уровне 30%.

Модификации данной технологии отличаются известным разнообразием. Так сотрудники Японского космического агентства (JAXA) и Университета Осака добились 42% эффективности преобразования энергии Солнца в лазерный пучок. Вместо зеркал они использовали линзы Френеля и особую структуру Nd:YAG-кристаллов. В результате их наработки используются в японском проекте Space Solar Power Systems (SSPS) - создании электростанции на геостационарной орбите. Она будет собирать солнечную энергию и превращать ее в лазерный луч с последующим преобразованием в электричество или водородное топливо.

блок

В то же время госкорпорация Ростех разрабатывает собственный комплекс прямого преобразования солнечной энергии в лазерное излучение. Мощность российского орбитального лазера составит один гигаватт. Фотонная накачка будет обеспечиваться при помощи тонкопленочного зеркала площадью 2,56 км, при этом масса каждого из его элементов будет равна 150 кг, а диаметр - 17 м. Размах же приемной наземной антенны достигнет 40 метров.

Российские ученые планирует применение данной технологии не ранее 2020 г. К настоящему моменту проведены испытания экспериментальной модели фуллерен-кислород-йодный лазера малой мощности, а также отрабатываются связанные с ней материалы и технические характеристики. Например, уточняется структура фуллереновых покрытий для усиления механической прочности и интенсивности насыщения излучателя молекулярным и синглетным кислородом.

Авторы уникального комплекса планируют его использовать для энергоснабжения самых удаленных российских территорий. Другой вариант применения — борьба с тайфунами: за счет изменения внутреннего давления воздушной спирали «лазерная пушка» будет рассеивать ураганы еще на раннем этапе их формирования. Также, по мнению экспертов, ростеховская технология способна вызвать интерес у Минобороны. Правда, в этом случае наша страна рискует нарушить международное соглашение о запрете на размещение наступательного вооружения на околоземной орбите.

Впрочем, в настоящий момент российское руководство не имеет единого мнения о стратегии дальнейшего развития нашей космической отрасли. В такой ситуации сложно рассчитывать на финансирование проекта, далеко выходящего за рамки поддержки уже имеющихся технологий. Словом, при всей масштабности замысла сотрудников Ростеха перспективы его реализации пока не ясны.



Статьи по теме:

страницы: 1