Что такое искусственное солнце
Россия создает искусственное Солнце: зачем оно нужно и какие у него перспективы?
Искусственное Солнце – это мощный термоядерный реактор, такой же как у нашей звезды, только в миниатюре. К этой цели идут США, Китай и другие мировые державы. Разработкой «мини-Солнца» занимается и Россия. Насколько далеко продвинулись наши учёные и когда мы запустим новый источник энергии?
Новый источник энергии
Звезда – это огромный термоядерный котёл. Водород в ходе ядерной реакции превращается в гелий, при этом выделяется огромное количество энергии. Для сравнения, Солнце каждую секунду выбрасывает в космическое пространство 384 септиллиона джоулей.
До Земли доходит лишь миллионная часть – 194 квадриллиона джоулей в секунду, и этого количества хватает на обогрев всей планеты и поддержание условий для жизни! Энергии Солнца хватило бы нам на триллионы лет существования, даже при росте уровня потребления в разы.
То же самое планируется сделать и на Земле, только в миниатюре – создание специальной установки, которая бы работала по принципу термоядерного синтеза. Внутри такого реактора легкие ядра атомов объединяются в более сложные конструкции, вырабатывая огромное количество энергии.
Водородный реактор экологичен, от него нет выбросов, как от использования нефти или газа. Он не оставляет радиоактивных отходов и может заменить все остальные источники энергии. Сложность лишь в том, что превращение водорода в гелий идёт только при температуре от 300 миллионов градусов, при низких температурах процессом тяжело управлять.
Над созданием подходящего аппарата и условий для его функционирования работали еще советские ученые-физики. Именно они стали праотцами современного токамака — тороидальной камеры, предназначенной для магнитного удержания плазмы и создания управляемых процессов ядерного синтеза.
Научно-технологический проект ITER
В 1992 году страны Европы, Россия, США и Япония подписали договор на совместное строительство искусственного Солнца. Позже к ним присоединились и другие страны. Сейчас в проекте участвуют 35 государств.
Мировой проект носит название ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor или международный термоядерный экспериментальный реактор). За основу был взят токамак, разработанный при Союзе. Возводят установку во французском исследовательском центре Cadarache. Предполагается завершить строительство токамака и перейти к испытаниям в 2025 году.
Макет токамака ИТЭР
Россия принимает непосредственное участие в разработке инновационных систем для ИТЭР. В этом направлении работают более 30 отечественных предприятий, среди них Росатом, Курчатовский институт и другие. В целом
Может ли Россия построить собственный термоядерный реактор?
Кроме участия в международных проектах, мы также запускаем и собственные. Отечественные физики активно изучают вопрос термоядерного синтеза и реализуют идеи на практике.
К середине 2021 года планируется запуск токамака Т-15МД. Это будет первая термоядерная установка, запущенная в России. На ней предполагается проводить эксперименты, которые необходимы для успешного завершения проекта ИТЭР.
А ученые Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» улучшают существующий малый сферический токамак так, чтобы на нем можно было проводить дистанционное обучение будущих ядерщиков. Установка получила название МИФИСТ-0.
Кроме того, в Троицком институте есть термоядерный комплекс «ТСП», на базе которого в будущем смогут создать термоядерные устройства нового типа. Все это открывает новые перспективы в развитии ядерной энергетики.
От того, насколько успешным будут ИТЭР и национальные проекты, зависит будущее всего человечества, ведь запасы нефти, газа и угля постепенно иссякают. Кроме того, запуск собственного искусственного Солнца позволит России удержать лидирующие позиции среди других ядерных держав.
Что такое искусственное солнце
В наше время практически не осталось высокооплачиваемых профессий, подразумевающих работу на свежем воздухе. Современное общество живет в постоянной суете и часто испытывает стрессы, а пребывание на открытом солнце ограничивается поездкой на работу – с работы, да и то не всегда, если речь идет о фрилансерах, трудящихся на дому. Ввиду высокой загруженности, погреться в нежных лучах солнца удается лишь в отпуске. А это – ограниченный период времени, которого недостаточно для полноценного восполнения дефицита солнечной энергии. Отсюда многочисленные проблемы: постоянная усталость, подавленность, снижение умственной и физической активности, ослабление иммунитета.
Солнце – уникальный источник энергии для всех, проживающих на нашей планете, живых организмов. Не получая ее в нужном количестве, мы неосознанно пытаемся возместить ее нехватку иными способами: едой, психостимуляторами, алкоголем, сигаретами, что еще больше усугубляет ситуацию. Набирается вес, возникает синдром холодных ног, гипертония. Из-за сниженного иммунитета население гораздо чаще страдает от простуды, развиваются хронические болезни.
Утомление давно перестало быть следствием физического труда. Изнеможение офисного сотрудника, сидящего всю смену за компьютером, намного сильнее чем, например, усталь дворника. При этом не следует забывать, что большая часть офисных сотрудников не представляет своего отдыха без электронных устройств. Рабочий компьютер сменяется мобильными устройствами, которыми многие активно пользуются даже в общественном транспорте. Дома на смену им приходят не менее высокотехнологичные девайсы.
Но больше всего от всеобщей компьютеризации и недостатка солнечной энергии страдают дети. Это происходит из-за незрелости организма на фоне повышенных учебных нагрузок.
Как известно, период обострений большей части хронических заболеваний приходится на осенне-весенний период. И это не случайно. Ведь именно в это время люди страдают от недостатка солнца, организм тратит энергию на поддержание температуры тела, страдает от переохлаждения.
Научные доказательства
В конце прошлого века, Леви, психиатр, родом из США, описал в своих трудах заболевание SAD (состояние зимней депрессии), симптомы которого, по его мнению, развиваются на фоне дефицита солнечной радиации. Болезни подвержены, большей частью, обитатели Северного полушария, в котором и находится наша страна.
Среди широкого многообразия искусственных излучателей особой популярностью пользуется прибор «Искусственное Солнце 2.0», спроектированный Институтом профилактической медицины. На сегодняшний день только этот аппарат способен в полной мере искусственно воспроизвести естественное солнечное излучение. Он не имеет аналогов во всем мире.
«Искусственное Солнце 2.0» – второе поколение светооздоровительных приборов, производимых компанией «РА СВЕТ». По сравнению с предшественником, оно имеет улучшенные технические характеристики в области воспроизведения природного солнечного излучения. Также в обновленном варианте добавились режимы «Коллагенарий», «Синий и красный свет». Устройство легко программируется на любые режимы работы и имеет удаленное управление на базе iOS.
Что собой представляет и как работает установка
В отличие от соляриев, рассматриваемая установка предназначена, большей частью, не для получения красивого загара, а для поддержания энергобаланса, регулирования жизненно важных функций, синтеза мелатонина и витамина Д, ускорению метаболизма, омоложения и улучшения состояния кожи в целом.
Технические параметры прибора повторяют изменяющиеся мощность и спектр Солнца, но с минимальным уровнем ультрафиолетового излучения. Как известно, параметры Солнца зависят от местоположения, координат над уровнем моря, времени года. Подключив прибор и установив нужные настройки, вы получите именно то излучение, которое должны получить при нахождении под открытым небом в это время дня, в этот месяц, и в этом регионе. В программе «Искусственное Солнце 2.0» заложено 25000 вариантов работы. Вы можете настроить прибор на солнечные характеристики любого курорта и любого уголка на Земном шаре. Это полезно использовать, к примеру, при адаптациях к перелету.
Для воссоздания нужных режимов солнечного излучения в установке используются специальные солнечные передатчики. Их управление, автоматическая регулировка и контроль реализовываются надежной электронной системой автоматического управления.
Искусственное солнце: противопоказания
Если вы состоите на учете у какого-либо специалиста, перед посещением гелиотерапии обязательно проконсультируйтесь с врачом.
Людям, имеющим ограничения к процедуре и испытывающим световое голодание, могут быть прописаны солнечные ванны или облучение рассеянными лучами вне активной зоны прибора.
Варианты применения рассматриваемого прибора
Прибор может устанавливаться автономно в оздоровительных учреждениях, гостиницах, домах и офисах, а также использоваться для создания специализированных комплексов: солнечных беседок, песочниц и игровых площадок, галоцентров с соляными пещерами и гелеотерапией, искусственных закрытых пляжей, функционирующих в любое время года. «Солнечный пляж» создается из установки «Искусственное Солнце» и готового блока «Пляж», предлагаемого той же компанией «РА СВЕТ». Последний состоит из нагретого песка, гальки, морской соли и грязи, что позволяет получить дополнительный лечебный эффект за счет воздействия излучения природных материалов, нагретых до температуры 40 °C. Для подогрева природных материалов используются специальные нагреватели.
Не менее эффективно лечение в соляных пещерах с модулем «Искусственное Солнце». И в первую очередь стоит отметить оригинальный дизайн таких пещер. Свисающие сталактиты, солевое покрытие стен, россыпь кристаллической соли на полу в сочетании с приятной музыкой, освещением создают волшебную атмосферу, что делает процедуру не только необыкновенно приятной, но и надолго запоминающейся.
Галотерапия и «Искусственное Солнце 2.0» отлично сочетаются и дополняют друг друга. По сути, такая процедура имитирует полноценный отдых на море, с той лишь разницей, что насладиться настоящим морским воздухом с солоноватым привкусом во рту, понежиться под ласковыми лучами солнца можно в любое время года, даже не покидая родной город.
Эффективность соляной комнаты и гелиотерапии приумножается. Помимо лечебных факторов гало- и гелиотерапии, такая процедура обеспечивает ярко выраженный релаксирующий эффект. После сеансов вы будете чувствовать себя бодрыми и отдохнувшими, почувствуете, как энергией наполняется каждая клеточка организма.
Прибор «Искусственное Солнце 2.0»: вспомогательные режимы
Установив эту программу, вы получаете воздействие красным светом (длины волн 625–740 нм). Такое излучение помогает решать проблемы с кожей, рекомендовано для омоложения лица и тела. Оно активизирует продукцию эластина и коллагена, живучесть и восстановление клеток кожи, насыщает кожу O2 и питательными компонентами. Коллагеновые нити постоянно производятся организмом и истребляются. Этот процесс называется «биосинтезом коллагена». Но с годами продукция коллагена тормозится, в результате чего количество белка в коже постепенно снижается. Нервные перенапряжения, курение, прием алкоголя, коллагенозы, гормональные заболевания, недостаток витамина C уменьшают выработку коллагена даже в молодом возрасте и ведут к преждевременному старению.
Что происходит при нарушении биосинтеза коллагена? Если в юном здоровом организме процесс распада коллагена под действием ферментов происходит непрерывно, а образующиеся при этом белки принимают участие в обновлении клеток, при нарушении биосинтеза все происходит иначе. Разрушенные волокна коллагена не «перевариваются» ферментами до конца, в результате чего отдельные фрагменты волокон накапливаются, а кожа истончается, теряет свою прочность и упругость, становится сухой, ведь именно коллагеновые нити удерживают молекулы воды.
В отличие от кремов с коллагеном и «уколов красоты», «Искусственное Солнце 2.0» в режиме «Коллагенарий» индицирует выработку собственного коллагена. Белок заново строится и заполняет имеющиеся неровности кожи и морщины, в несколько раз увеличивается увлажнение кожи. Уже после нескольких процедур можно заметить видимый эффект: морщины уменьшаются, а кожа приобретает гладкость и упругость, исчезают признаки старения. Также, за счет активации естественных процессов, уходят различные дефекты кожи: веснушки и пигментные пятна, угри и акне и т. п.
Режим «Красная лампа»
Этот режим испускает коротковолновое инфракрасное излучение в диапазоне волн 760–1000 нм. По законам физики, энергия такого излучения вызывает тепловой эффект. Тепло проникает в глубокие ткани организма и интенсивно поглощается содержащейся в них водой, в результате чего активизируется работа терморегулирующей системы, противоинфекционная защита, увеличивается приток крови к коже и повышается регенерация тканей.
Создатели прибора рекомендуют использовать этот режим во время вспышек вирусных заболеваний, при ветряной оспе, волчанке, кори, скарлатине, а также для лечения некоторых офтальмологических болезней.
Но, несмотря на все преимущества данного режима, использовать красный цвет нужно с осторожностью гипертоникам, людям с различными психологическими расстройствами.
В этом режиме происходит излучение синим цветом, который обладает ощутимым лечебным эффектом и используется на протяжении долгого времени. В нашей стране одним из первых стал применять синий свет военврач А. В. Минин. По его утверждению, «не существует другого болеутоляющего, которое по силе может сравниться с синим светом».
И действительно, на сегодняшний день доказано выраженное анестезирующее действие синего света. Более того, такое излучение улучшает работу иммунной и легочной систем, так же, как и галотерапия, оказывает антибактериальный и противовоспалительный эффект. Синий свет нормализует сон, понижает повышенное давление, регулирует дыхательный ритм, расслабляет мускулатуру.
Повысить иммунитет и работоспособность, избавиться от стрессов, лишнего веса, постоянной усталости и нарушений сна, многих хронических заболеваний, обрести красоту и молодость, получить мощный заряд энергии, необходимый для новых начинаний, открытий, и просто для улучшения качества жизни – и все это без диет, аптечных средств, пластических операций и прочих новомодных дорогостоящих процедур. Все это реально с «Искусственным Солнцем 2.0»!
Китайское «искусственное Солнце» — первый серьезный шаг к созданию термоядерных электростанций
На днях стало известно, что в Китае, не отставая от графика, все же был успешно запущен экспериментальный термоядерный реактор HL-2M Tokamak. Согласно прогнозам ученых, установка позволит удерживать внутри реактора плазму, разогретую до 150 млн градусов по Цельсию. Для сравнения, ядро настоящего Солнца имеет температуру в 10 раз ниже. Мы решили более подробно разобраться, что представляет собой китайское “искусственное Солнце”, с чего начиналась история создания термоядерных реакторов, зачем все это нужно и чем опасно.
История создания Токамаков
Что такое Токамак — это тороидальная установка для магнитного удержания плазмы. Его миссия заключается в создании необходимого состояния, при котором возможно прогнозируемое управление термоядерным синтезом. Удивим вас, а может и нет, но задумка управляемого термоядерного синтеза родилась в СССР около 70 лет назад. Сам термин “токамак” также был придуман в Советском Союзе в 50-х годах Игорем Головиным, учеником академика Курчатова. Токамак расшифровывается как тороидальная камера с магнитными катушками. Термин активно используется в большей части существующих языков.
Первый подобный реактор был создан в 1954 году, и на протяжении долгих лет они существовали исключительно на территории СССР. Только спустя 14 лет, когда в 1968 году термоядерный реактор T-3 смог разогреть плазму до 11,6 млн градусов по Цельсию, ученые из Великобритании посетили советских коллег, чтобы зафиксировать столь грандиозное событие, в которое до этого отказывались верить. Новость моментально разлетелась по миру, после чего начался настоящий бум строительства токамаков.
Возвращаясь к Китаю, инженеры и ученые Поднебесной впервые смогли запустить экспериментальный термоядерный реактор HT-7 только в 1994 году. В 2003 в Китае решили начать собирать новый сверхпроводящий токамак EAST, а запустили его в 2006 году. Именно EAST первым достиг отметки разогрева плазмы в 100 млн градусов. На протяжении 14 лет китайские ученые плотно работали над уменьшением размеров термоядерных реакторов, а также решали проблему более длительного поддержания синтеза. Нынешний рекорд самой длинной реакции по времени составляет 6,5 минут и поставили его еще в далеком 2003 году во Франции на установке WEST.
Как работает термоядерный реактор
Миссия «искусственного Солнца»
HL-2M Tokamak уже способен выполнить первое условие. Если ученые Китая смогут решить две оставшиеся задачи, то новенький токамак ляжет в основу ныне создаваемого Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER).
На пути к великой цели
Создание и успешные испытания HL-2M Tokamak в Поднебесной — это следующая ступень на пути к получению безубыточной термоядерной энергии. Именно в этом и заключается миссия ITER. Международный мегапроект финансируется и управляется 7-ю странами-членами: ЕС, Китаем, Индией, Японией, Россией, США и Южной Кореей, а всего он включает участие около 35 стран. Хотя свое существование проект начал в 2007 году, а задумка о его создании тянется еще с 1985 года, сам термоядерный реактор для комплекса ITER начали строить только в 2013 году.
Установка по итогу должна стать самой большой среди всех построенных токамаков с 1950-х годов. Именно ее создают уже не для научных целей, а как первый рабочий термоядерный реактор, способный производить достаточное количество энергии, спрос на которую с каждым годом становится все выше. В итоге успешная реализация ITER даст толчок к разработке коммерческих термоядерных электростанций. Это позволит получать экологически чистую энергию, отказавшись от «грязных» ТЭС или условно безопасных АЭС. При этом полученная электроэнергия будет дешевой, сравни той, которую производят АЭС и это без надобности последующего захоронения ядерных отходов. По состоянию на 31 августа 2020 года ITER готов на 70% к выпуску первой партии плазмы. Нынешняя стоимость проекта составляет более 22 млрд евро, а к моменту запуска, который произойдет в 2035 году, общие затраты составят не менее 65 млрд евро.
В чем опасность «искусственного Солнца» и токамаков в целом
Естественно, установка имеет не только положительные, но и отрицательные стороны. Нет, никаких сверхмассивных взрывов, появление очередного Чернобыля или черной дыры, в случае чего, не предполагается. Но проблемы есть и большая часть критиков заявляют, что термоядерные реакторы, в частности ITER, нежизнеспособны по ряду причин:
Но не все так печально, поскольку специалисты, занимающиеся разработкой токамака ITER уверяют, что термоядерный реактор в сотни раз безопаснее ядерных реакторов деления в вопросе образования радиоактивных отходов. Фактически, установка имеет нулевое радиационное и газообразное загрязнение окружающей среды. Кроме того, последние исследования позволили на 50% снизить прогнозируемые затраты на поддержание реакции в токамаках, а также увеличить мощность будущих установок до 2000 МВт высвобождаемой энергии. Это не говоря уже о том, что термоядерные электростанции помогут повернуть вспять процессы по изменению климата и в целом улучшить экологическую обстановку на Земле.
Искусственное солнце: как первый в мире термоядерный реактор изменит мир
На этой неделе на юге Франции началась сборка первого в мире термоядерного реактора. Представители 35 стран, в том числе России, США, и Китая, в режиме телемоста наблюдали, как на стройплощадку ядерного центра Кадараш доставили секцию токамака сердца будущего реактора. В этой установке, придуманной еще советскими физиками, международная команда ученых рассчитывает запустить управляемую термоядерную реакцию. По сути создать искусственное солнце, могучий источник энергии, работающий на водороде. Запасы которого, в отличие от угля, нефти, газа или урана, неисчерпаемы.
Это, наверное, самый амбициозный проект нашего времени. В случае успеха проекта ИТЭР человечество сможет рассчитывать на обладание практически неисчерпаемым источником энергии. Это в корне поменяет всю структуру нашего существования, включая остановку глобального потепления
ИТЭР это экспериментальный реактор, который должен воспроизвести физические реакции, происходящие на Солнце и других звездах, и показать возможность использовать потенциала ядерного синтеза как источника электроэнергии. Несмотря на все ограничения, связанные с коронавирусом, все работы по монтажу начинаются в срок, так что пуск реактора и получение на нем первой плазмы должны состояться уже через пять лет.
Подобный проект это новая веха в международном сотрудничестве. По масштабам его можно сравнить с Международной космической станцией или Большим адронным коллайдером. ИТЭР это 35 государств, работающих сообща.
Эмманюэль Макрон, президент Франции: «В истории человечества порой наступают такие моменты, когда мы должны оставить в стороне наши разногласия для решения общей, объединяющей всех нас задачи. Создание ИТЭР в середине стало именно таким моментом. США, Россия, Китай, Япония, Европа, Индия и Корея все мы объединили усилия наших лучших ученых ради общего блага и в надежде на мир».
В основе проекта лежит разработанная в нашей стране концепция установки токамак.
Анатолий Красильников, директор учреждения ГК «Росатом», проектный центр ИТЭР: «Самый главный вклад России это идея. Токамак тороидальная камера, магнитная катушка. Система удержания плазмы токамак изобретена и предложена в Советском Союзе в Курчатовском институте, и это наш главный вклад. То есть вся кооперация, весь мир строит реактор в концепции, предложенной нашими учеными».
Интересно и то, что соглашение об ИТЭР состоит из двух частей. Первая: о создании самого проекта и его реализации, а вторая как страны участники будут делить интеллектуальную собственность, которая создается. Семь партнеров, включая Россию, вкладывают свои ресурсы и технологии. Наша доля девять процентов. Взамен мы получаем право на безвозмездную лицензию для уже нашей собственной термоядерной программы и создания нашего реактора.
Анатолий Красильников: «Понимаете, мир сейчас очень сложный, турбулентный, разные есть события, отношения между странами. А вот ИТЭР как ледокол: идет, и об его крепкий корпус все мелочные нюансы текущей жизни мировой разбиваются. И люди учатся и ученые, и не ученые, руководители учатся работать вместе, имея в виду учет интересов партнера. Причем это разные ментальности, разные цивилизации, империи, если хотите, участвуют в проекте ИТЭР».
Главное сейчас чтобы в этом проекте не было никакого протекционизма или энергетических воин. Чтобы Европейский союз, который имеет в этом проекте 45 процентов, не стал бы заставлять Россию играть по своим правилам, используя так называемый Европейский энергетический пакет, а США, у которых в ИТЭР, как и у России, 9 процентов, не стали бы потом шантажировать европейские компании, участвующие в строительстве газопровода «Северный поток 2». Впрочем, главное отличие термоядерной энергетики именно в неисчерпаемости топлива. И в этом смысле ИТЭР создает тот энергоресурс, который может использоваться бесконечно. А борьба за него может стать очень жесткой.
Искусственное Солнце: плюсы и минусы проектов
Наступила осень, и скоро нас всех ждут короткие дни и длинные темные ночи. А в некоторых регионах планеты бывают и полярные ночи, когда Солнце утром вовсе не появляется из-за горизонта или восходит лишь на короткое время, иногда менее получаса. К сожалению, уличные фонари никогда не заменят солнечного света. Но можно ли найти другое решение? Могут ли современные технологии обеспечить нам искусственное Солнце?
Звучит, конечно, грандиозно, но на самом деле кое-что мы уже способны сделать. Речь идет о космических зеркалах, которые могли бы отражать солнечный свет и освещать определенные регионы Земли в темное время суток. Подобные космические «солнечные зайчики» пригодятся не только для освещения городов, автострад и других повседневных нужд, но и, например, для экстренного освещения зоны стихийных бедствий или боевых действий.
Светлое «знамя» над миром
Первые опыты в области разработки «космического прожектора» осуществила Россия. Это закономерно, учитывая огромные пространства и большое количество северных городов. Проект «Знамя» был многообещающим и начался вполне успешно.
Космический корабль «Прогресс» стал первым управляемым космическим зеркалом, которое осветило Землю
Российские ученые планировали вывести на орбиту 20-метровое зеркало, которое должно было осветить Землю ночью. Поскольку монолитное металлическое зеркало такого диаметра на орбиту вывести невозможно, было решено использовать зеркало из тонкой светоотражающей пленки. Разворачивание столь большого полотнища из тончайшего непрочного материала само по себе является сложнейшей инженерной задачей. В итоге была выбрана довольно «мудреная» конструкция: на борту грузового космического корабля «Прогресс М-15» устанавливалось восемь катушек с полосами светоотражающей полиэтилентерефталатной пленки толщиной всего 5 мкм. Данная пленка сегодня широко используется практически повсеместно: от упаковки продуктов до создания металлизированных солнечных парусов.
На орбите космический корабль должен был начать вращаться, а катушки постепенно разматывать пленку. Под действием центробежной силы зеркало разворачивалось, а специальное гибкое кольцо обеспечивало круглую форму зеркала.
Проект «Знамя» доказал эффективность космического зеркала в деле освещения больших участков земной поверхности
4 февраля 1993 года эксперимент «Знамя-2» был успешно осуществлен. Двадцатиметровое зеркало из тончайшей алюминизированной пленки развернулось в штатном режиме и осветило Землю. Поскольку «Прогресс М-15» мчался по орбите с огромной скоростью, «солнечный зайчик» диаметром около 5 км проносился по поверхности Земли так же быстро – со скоростью 8 км/с. Поэтому «волшебного восхода» посреди ночи жители Европы не наблюдали – лишь яркую вспышку в небе. Пятно света от «Знамени-2» пробежало от Франции до Беларуси, где его застал восход Солнца. Несмотря на то, что над Европой была сплошная облачность, многие люди видели вспышку света. Немецкие метеорологи даже зафиксировали освещенность от светового пятна «Знамени-2», она составила приблизительно 1 люкс (1 люмен на квадратный метр). Для сравнения, яркость 60-Вт лампочки накаливания составляет 700-800 люмен. На первый взгляд, космическое зеркало светило совсем тускло, но следует помнить, что оно имело не такую уж и большую площадь отражающей поверхности, да, к тому же, освещало не комнату в 10 кв. м, а круг диаметром 5000 м. В целом ученые сравнили свет от «Знамени-2» со светом полной Луны, что для 20-м зеркала очень неплохо.
Эксперимент «Знамя-2» привлек внимание мировой общественности и доказал возможность освещения Земли с помощью космического зеркала. Поэтому российские ученые подготовили следующий эксперимент этой серии – «Знамя-2,5». Это был переходный этап перед созданием «полнофункционального» 200-м зеркала, которое могло бы освещать на порядок большие регионы.
В «Знамени-2,5» использовались те же технологии, что и в первом эксперименте, только зеркало было на 5 м больше – диаметром 25 м. Оно должно было дать световое пятно размером около 8 км. 4 февраля 1999 года зеркало, установленное на борту транспортного космического корабля «Прогресс М40», начало разворачиваться, но зацепилось за антенну и запуталось в ней. Эксперимент не удался, и корабль затопили в океане.
Третий проект, «Знамя-3» так и не состоялся.
Будущее космических зеркал
В июне 2012 года в Италии прошла 25-я международная конференция ECOS 2012, посвященная перспективным путям развития экологически чистой энергетики. На этом мероприятии также обсуждались и преимущества космических зеркал, освещающих Землю.
Дело в том, что наша планета получает от Солнца 2×1014 КВт энергии, а на расстоянии геостационарной орбиты (35 786 км) – в 45 раз больше. Вынос коллекторов, собирающих энергию Солнца, в космос решает многие проблемы. Прежде всего, это экономит полезное пространство, поскольку огромные поля солнечных панелей на Земле будут занимать слишком много места, потребуют мощных опорных конструкций, силовых приводов для слежения за Солнцем и т.д. Но, к сожалению, КПД современных солнечных панелей очень низок, и они за свой срок службы в космосе попросту не окупятся. Другое дело зеркало: относительно дешевая и простая конструкция без сложной электроники может направлять дополнительный солнечный свет на небольшие наземные коллекторы, а также освещать города и сельскохозяйственные угодья.
По этой формуле каждый может рассчитать диаметр зеркала и высоту орбиты, необходимые для освещения его родного населенного пункта
Ключевым вопросом остается лишь вывод большой массы грузов на орбиту. Стоимость вывода тонкопленочного зеркала сегодня составляет несколько тысяч долларов за килограмм. Если брать далеко не самое современное зеркало проекта «Знамя» с плотностью 22 г/см 2, то получается весьма «грустная» сумма, которая большинству стран не по карману. Но современные технологии позволяют создать зеркала с вдвое меньшей массой. К тому же, в настоящее время разрабатываются проекты тяжелых ракет-носителей, вроде американской SLS, способной выводить на низкую околоземную орбиту 140 тонн груза.
По расчетам специалистов НАСА, вывод зеркала диаметром 1 км стоит 80,3 млн долл. или 102,3 долл. за 1 кв.м*. Для реализации масштабных проектов требуется радикальное снижение стоимости вывода грузов на орбиту: приблизительно до 200 долл. за килограмм груза.
Современные технологии позволяют разворачивать в космосе намного более легкие и крупные зеркала, чем 20-м «Знамя»
Правда, создание такого зеркала является делом очень неблизкого будущего, поскольку при современных ракетных технологиях вывести на орбиту такой комплекс можно будет минимум за несколько сотен лет, да и то усилиями всей планеты. Также довольно трудно спрогнозировать, насколько радикально изменит климат и функционирование биосистем такое зеркало, создающее «вечный летний день». А ведь цикл дня и ночи очень важен для всего живого, к тому же дополнительная тепловая энергия создаст совершенно новый климатический фактор.
Человечеству уже по силам собрать в космосе зеркало, которое будет светить в десятки раз ярче, чем полная Луна. Выгода налицо: для освещения используется «бесплатная» энергия Солнца; осветить можно сразу крупный регион или город; в несколько раз повысить отдачу энергии наземных солнечных электростанций; космическая система освещения не боится никаких земных катаклизмов вроде землетрясений и ураганов. Также подобное зеркало могло бы продлить вегетационный период полезных растений.
Сложности реализации крупных проектов космических зеркал по-прежнему заключаются лишь в несовершенстве технологий вывода грузов в космос. На геостационарной орбите (оптимальной для зеркала) нужно сооружать космическое зеркало огромной площади. В свою очередь, на более низких круговых орбитах для непрерывного освещения участка Земли придется использовать множество отдельных зеркал, что также отнюдь не удешевляет проект и к тому же упирается в проблему космического мусора. Но, так или иначе, у человечества есть интересная возможность повысить комфортность своего обитания не в рамках отдельно взятого помещения, а крупного города или целого региона. В ближайшем будущем, возможно, появятся новые технологии доставки грузов в космос, будут созданы технологии изготовления космических зеркал с помощью, например, наночастиц на основе метаматериалов. И тогда, наконец, человечество сможет реализовать давнюю мечту и создать свое искусственное Солнце в ночном небе.