Столь подробно мы рассказали о работе солнечных батарей, чтобы читатель сам оценил достоинства космической электростанции большой мощности. Важнейшие, кстати, из принципиальных ее отличий от обычных бортовых солнечных батарей — это отсутствие необходимости в буферных аккумуляторах и наличие системы передачи на Землю выработанной энергии. Для этой цели выгоднее всего оказалось применить микроволновое излучение. Станция должна иметь, таким образом, специальный преобразователь и передатчик энергии с остронаправленной антенной, а также, конечно, средства ориентации на Солнце и аппаратуру управления.
На Земле должны быть сооружены приемник волн и преобразователь их в промышленную энергию. Чтобы станции могли иметь непрерывную и кратчайшую связь с наземными приемниками, их следует создавать на стационарной орбите, то есть на высоте 36 тысяч километров в экваториальной плоскости.
Главное на пути создания орбитальных электростанций — научиться строить в космосе гигантские конструкции, которые должны быть легкими и легко трансформируемыми после выведения на орбиту. Начинать, по-видимому, придется со сборки ажурной панели-блока размером, скажем, 100 на 100 метров. А затем, постепенно соединяя между собой такие блоки, наращивать площадь панели до десятков квадратных километров. С панели площадью около 50 квадратных километров можно будет снимать мощность до 10 миллионов киловатт. Наземная приемная антенна будет иметь диаметр порядка нескольких километров.
Возможно, не только сборку, но и изготовление блоков окажется выгоднее осуществлять прямо на орбите. То есть доставлять туда рулоны металлической ленты и потом ее резать, паять из нее стержни и собирать в ферменные блоки. Существуют и другие варианты технологии их изготовления.
Разумеется, на эти гигантские конструкции невозможно будет наклеивать обычные солнечные элементы — пластинки. Но в последние годы широко и не без успеха ведутся работы по созданию тонкопленочных рулонных солнечных батарей. Такие пленки будут просто натягиваться на фермы. Если сейчас каждый квадратный метр солнечных панелей имеет массу 5—10 килограммов, то масса пленочных солнечных батарей в перспективе будет несколько сот граммов на квадратный метр. С учетом массы фермы общая масса составит примерно килограмм на квадратный метр.
Каждый киловатт мощности вновь построенных космических станций согласно предварительным прикидкам может стоить около двух-трех тысяч рублей, что, оказывается, в полтора-два раза дороже, чем у наземных атомных станций, в 2–2,5 раза, чем у ГЭС, и в че-тыре-шесть раз, чем у тепловых. Но это учитывая затраты на постройку. Однако солнечная электростанция совсем не расходует невозобновляемых природных ресурсов. И это ее достоинство оказывается очень существенным — через пять-семь лет эксплуатации орбитальные источники энергии окажутся уже рентабельнее и тепловых и атомных.
Расчеты показывают, что в будущем космические электростанции могут внести существенный вклад в энергоснабжение на нашей планете.
Важнейшей из проблем создания таких станций является экономичная доставка на орбиту материалов или элементов конструкции для их монтажа. Общая масса станции мощностью 10 миллионов киловатт составит примерно 50–80 тысяч тонн.
— Возникает, Константин Петрович, вопрос: а реально ли создание крупных космических электростанций с точки зрения длительности и стоимости процесса транспортировки на орбиту элементов конструкции и сборки их там? Ведь для станции мощностью 10 миллионов киловатт понадобится порядка двух тысяч рейсов транспортных кораблей грузоподъемностью около 30 тонн. Если запускать даже по 100 кораблей в год, получится, что только доставка материалов может занять около двадцати лет, не считая окончательной сборки и отладки. Нельзя же так долго строить столь важный объект!
— Вопрос транспортировки — ключевой вопрос этой проблемы. Простой расчет показывает, что носители должны быть гораздо более мощными, чем существующие, чтобы выводить за один раз до 500 тонн. Тогда их понадобится лишь 100–150, и все грузы можно будет запустить за три-пять лет.
— Значит, всего лишь полтораста носителей, которых и в природе-то еще нет… А легко ли будет огромные ферменные панели ориентировать на Солнце, и не будут ли они быстро тормозиться за счет трения в атмосфере?
— Круговая скорость на стационарной орбите мала, а разрежение чрезвычайно велико — проблем с поддержанием орбиты не возникнет. Хотя момент инерции конструкции будет очень большой, ориентация тоже может быть вполне обеспечена.
— Для постройки станции там же, на высокой орбите, придется создать специальное производство. Значит, в космосе понадобится много людей. Для них нужно будет построить жилища. Колонии?
— Все производство должно быть автоматизировано и стандартизировано. Поэтому людей понадобится не очень много. Работать на орбите они смогут не более полугода за одну «командировку», и, следовательно, искусственная сила тяжести не понадобится. Современный опыт работы в открытом космосе (помните ремонтную операцию, проведенную Рюминым и Ляховым?) позволяет надеяться на эффективное участие человека и в непосредственных сборочных операциях.
— Надо полагать, огромные панели, находясь на высокой орбите, не будут затенять большие площади на Земле?
— Это совершенно исключено.
— А наземные приемные антенны? С ними не будет проблем? Большие площади, огромные концентрации энергии…
— Проработки показывают, что все проблемы лежат в области реального.
— И последний вопрос: не потому ли вам нравится эта идея, что, как вы сами рассказывали, в детстве вы думали о передаче энергии без проводов? Кстати, тогда вас смущало, что на микроволновый луч может наткнуться самолет и сгореть. А как теперь?
— Идеи космических электростанций меня привлекают потому, что они способны внести существенный вклад в земную энергетику. Создание их — один из самых перспективных путей получения от ракетно-космической техники весомой отдачи в интересах всего человечества, превращение космонавтики в высокорентабельную сферу хозяйственной деятельности землян. И еще потому, что реализация этой цели — интереснейшая проектная задача. Хотя наверняка осуществлять ее: будут те, кому сейчас на двадцать-тридцать лет меньше, чем мне. Что же касается самолетов, то им придется летать подальше от приемной станции.
Остается добавить, что наличие в космосе огромного наличия энергии и реальность ее утилизации несомненно приведет к развертыванию в нем промышленного производства. Проведенные на «Салюте-6» технологические эксперименты показывают, что получение на орбите уникальных сплавов, сверхчистых кристаллов, оптических стекол, биологических препаратов и многого другого может оказаться весьма выгодным в больших масштабах.
