Окольцованное Солнце утолит энергетический голод Земли

19:49 03/01/2018
👁 89

Сфера Дайсона

В 50 млрд фунтов обойдется создание кольца из спутников, собирающих солнечную энергию, выяснили британские студенты-физики. Подобная система солнечных панелей будет в 15 раз мощнее Пало Верде — самой крупной атомной электростанции США

Студентов с кафедры астрономии и физики Лестерского университета (Великобритания) заинтересовала идея их соотечественника об эффективном использовании солнечной энергии с помощью сооружения вокруг центральной звезды сферы, по радиусу сравнимой с планетарными орбитами. Эту идею высказал Фримен Дайсон еще в 1960 году, тогда же она нашла отражение в работах советского физика Георгия Покровского, а сама концепция получила название сфера Дайсона.

Студенты Лестерского университета выбрали для расчетов потенциальной энергетической эффективности и затрат на строительство наиболее реалистичную и простую модель сферы Дайсона — одинарное кольцо. Молодые исследователи предлагают разместить на орбите, отстоящей от Солнца на одну астрономическую единицу, круглые солнечные панели диаметром 1 километр, на удалении 3º друг от друга. При данных условиях кольцо будет состоять из 119 обращающихся вокруг Солнца спутников, отстоящих друг от друга на 8 млн километров. Они будут собирать энергию и передавать ее на Землю с помощью лазерного или мазерного луча.

Приняв за исходные данные вес обычной солнечной панели размером 1,95×0,975 метра — 18 килограммов, ученые рассчитали ее удельный вес: 18/1,95×0,975= 9,45 кг/м². После чего не составило труда вычислить вес одной солнечной панели радиусом 500 метров, помножив удельный вес панели на площадь ее поверхности (формула площади круга 𝛑R²). Одна солнечная панель в кольце Дайсона будет весить 7,42×10⁶ кг. Стоимость топлива, необходимого для вывода в космос одной такой панели, из расчета 1,44 фунта за килограмм веса по расценкам NASA, составит 89 миллионов фунтов за одну панель, а общие затраты на запуск 119 спутников вырастут до 10,6 млрд фунтов. Для оценки стоимости сооружения солнечных панелей студенты использовали рекордную сейчас эффективность солнечных батарей (46%) и среднюю цену — около 20 фунтов на кг веса за самые распространенные солнечные панели эффективностью 21,5%.

Стоимость одного килограмма солнечных панелей, предназначенных для эффективного сбора энергии в космосе, будет 0,46/0,215×20= 43 фунта. Пересчитав эту цифру для 119 солнечных панелей весом 7,42×10⁶ килограммов, молодые ученые получили общую сумму производственных затрат, которая составила 37,5 млрд фунтов. Таким образом, сооружение и вывод на орбиту кольца Дайсона обойдется в 48,1 млрд фунтов, что с неучтенными затратами составит около 50 млрд. По мнению молодых ученых, сумма проекта не считается неподъемной для человечества, тем более что расходы будут покрываться собираемой энергией.

Энергетическая мощность кольца Дайсона, по их расчетам, составит 5,88×10¹º Вт, что в пятнадцать раз превосходит максимальную выработку электроэнергии на Пало Верде — самой большой атомной электростанции США, а значит, проект вполне может оправдать себя. Исследование опубликовано на страницах журнала Journal of Physics Special Topics, где студенты-физики могут дать волю своей фантазии и вынести на суд общественности самые невероятные идеи в строгой научной форме. Основной проблемой солнечных батарей остается их низкий КПД — пока физики работают над тем, чтобы повысить его для массово производимых батарей хотя бы до 20%


Источник

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *