Известно, что солнечная энергетика в космосе начиналась с небольших мощности комплексов фотопреобразователей, предназначенных для пита­ния бортовых систем искусственных спутников, начиная е 1958 года. Развитие космической техники требует все больше энергии для ее функционирования. Американская лаборатория «Скайлэб», работавшая на орбите в 1973-74 годах, имела на борту 2 системы солнечных модулей мощностью 12 кВт каждая. Для монтируемой на орбите в настоящее время международной космической стан­ции «Альфа» запроектирован солнечный электрогенератор мощностью 100 кВт.

Разработаны проекты самостоятельных космических солнечных станций грандиозной мощности — порядка 5-10 ГВт и массой до 40 тыс. т. Космос привлекает энергетиков следующими преимуществами: более высокой — на уровне 1353 Вт/м2 — освещенности для СЭС при длительности освещения в течение 17-23 ч [25-27].

Подъем фотопреобразователей в космос устраняет ослабляющее действие атмосферы на солнечное излучение, а выбор орбиты, на которой должна нахо­диться электростанция, позволяет значительно продлить время выработки электроэнергии.

Специалисты предлагают использовать либо геосинхронную, либо син­хронно-солнечную орбиты. Находясь на геосинхронной орбите на расстоянии 35,8 тыс. км от Земли, станция будет двигаться с той же угловой скоростью, что и Земля, и будет казаться неподвижной. При наклоне орбиты к эклиптике п°д углом 23,5° панели станции освещаются почти непрерывно. В этом случае б км2 панелей с КПД 10-12% развивают мощность 1000 МВт.

Для северных стран лучше подходят приполярные или синхронно-сол - чечные орбиты. Расстояние от Земли до объекта в апогее высокоэллиптиче - ской орбиты составляет 68,4 тыс. км, и в перигее — 3,3 тыс. км. Наклон ор - бить' к плоскости эклиптики равен 66,5°. Передача энергии со станции может Существ л яться в течение 17 часов.

Концепция использования космического пространства для выработки вдц передачи энергии имеет несколько вариантов (рис. 1.39). По схеме (рис. 1.39, а) на околоземной орбите размешается легкий отражатель из полимерного мате, риала с напыленным отражающим слоем. В ночное время, находясь над за - данным районом на Земле, он отражает солнечное излучение и освещает объ­екты на Земле. Схема (рис. 1.39, б) предназначена для передачи энергии из одного района на Земле, в другой, который располагается на значительном расстоянии от первого. Вариант (рис. 1.39, в) предусматривает выработку электроэнергии электростанциями, находящимися на орбите или на' по - верхности Луны, и передачу ее на поверхность Земли непосредственно или же с помощью пассивного ретранслятора. Схема (рис. 1.39,г) поясняет возмож­ность обеспечения крупных наземных энергоемких комплексов теплотой, пе­редаваемой лазерным излучением, преобразованным из солнечной энергии.

Одна из схем преобразования солнечной энергии и передачи ее ча Землю приведена на рис. 1.40.

Поток энергии из космоса на Землю может быть передан либо в оптиче­ском диапазоне — лазерными лучами, либо в радиочастотном диапазоне — с помощью СВЧ-излучения с длиной волны 12,5 см.

Лазерное излучение активно поглощается атмосферой и облаками. Пред­почтение в проектах отдается СВЧ-лучам, т. к. в космическом вакууме энергия передается без рассеяния и потерь. При прохождении через атмосферу СВЧ - излучения создается узкий канал из ионизированных молекул газа. Он бес­препятственно пропускает энергию в виде электромагнитного излучения с КПД До 90-99%, Принятая на земной поверхности энергия распределяется сРеди потребителей.

Первый эксперимент, связанный с передачей энергии из космоса, уже был успешно осуществлен в феврале 1993 г. Правда, это была отраженная с°лнечная энергия. Российский транспортный грузовой космический корабль Развернул зеркальный отражатель диаметром 20 м. Отражатель представлял

собой бескаркасную конструкцию из алюминированной полимерной пленц^ толщиной 5 мкм. Устройство поддерживалось за счет центробежных сил.

Около 4 часов утра отраженный луч, имевший на Земле диаметр 4-5 к^, пробежал со скоростью 8 км/с по Европе через города: Тулуза, Париж, Праг^ Брест, Гомель.

В настоящее время в России разработана спутниковая система для осв?. щения в течение полярной ночи районов Норильска и Ямбурга.