LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 10
(всего 11)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Учитывая новизну и сложность создания такого крупномас-
чительная часть проблем уже решена, результаты эти широко об-
штабного объекта (включая создание космической транспортной
суждались, и по этой причине в нашей книге о них говорилось
системы и т.д.), непременным этапом станет создание действую-
кратко. Что касается способа «беспарникового» электроснабже-
щего демонстрационного образца ЛЭС (ДемЛЭС) с мощностью в
ния Земли с Лунных электростанций по СВЧ-лучу (ЛЭС), то эта
несколько миллионов кВт (соизмеримой с мощностями нынешних
идея родилась не более полутора десятков лет назад; она практи-
типовых ЭС различных типов и с мощностью единичного модуля
чески неизвестна не только широкой публике, но и научно-
штатной ЛЭС.
техническому сообществу, и потому основная часть книги посвя-
Транспортная космическая система минимальной численно-
щена именно этой проблеме. Из анализ приведенных материалов
сти в составе одной многоразовой ракеты массой 200 т (при массе
можно сделать ряд основных выводов:
конструкции 20 т), работающей на лунном топливе, и одного ме-
Современное состояние мировой наземной энергетики, на
жорбитального буксира на солнечно-энергетической двигательной
85% состоящей из ТЭС, работающих на угле и углеводородном
установке (ЭРД) позволит за три четырехмесячных рейса доста-
топливе, при общей сегодняшней мощности около 3 млрд кВт и
вить на поверхность Луны до 500 т груза – оборудование лунных
темпах прироста за последние 50 лет 40 млн кВт в год, не способ-
заводов.
но обеспечить экологически чистой электроэнергией будущие по-
При использовании указанной транспортной системы, с неко-
требности человечества (оцениваемые обычно в 10 млрд кВт к
торым наращиванием ее парка, создание демонстрационной ЛЭС
2050 году – когда население достигнет 7,5-10 млрд человек) из-за
возможно за 10-15 лет. Это, в свою очередь, позволит рассчиты-
глобального потепления и истощения запасов углеводородного
вать на создание штатной ЛЭС к 2050 году.
топлива.
Снабжение всех термоядерных электростанций Земли потре-
Наиболее перспективными способами экологически чистого
бует доставки до 250 т 3He в год, реализуемого, например, еже-
(в т.ч. «беспарникового») электроснабжения Земли признаны
годным запуском трех 450-тонных космических аппаратов-
электроядерные АЭС, термоядерные электростанции, работающие
на 3He, и дистанционное электроснабжение по микроволновому танкеров с электроядерными энергоустановками мощностью по 50
МВт.эл.
лучу с лунных электростанций (ЛЭС).
Создаваемая с чисто прагматической целью новая космиче-
До сегодняшнего времени развитие базовой наземной миро-
ская техника, использование космических топлив, а также освое-
вой электроэнергетики и космонавтики происходило по своим
ние технологии и техники передачи больших СВЧ-мощностей на
собственным законам, они практически не зависели друг от друга.
значительные расстояния (до 400 тыс. км) позволит не только ре-
Сегодня же создание и эксплуатация «беспарниковой» энергетики
(использование энергетических ресурсов Луны и доставка 3He из шить конкретную проблему экологически чистого энергоснабже-
ния Земли, но имеет и еще целый ряд практических приложений.
атмосферы Урана и иных внешних планет) очевидным образом
Так, в качестве решаемых на этой базе задач могут быть упо-
невозможно без участия космонавтики и без создания соответст-
мянуты: увод радиоактивных отходов за пределы Солнечной сис-
вующей космической техники.
темы; складирование лунного топлива в орбитальных хранилищах
Предполагая, что в структуре всего электроэнергокомплекса к
(для заправки как любых космических аппаратов на коммерческой
2050 году (часто называемому в качестве «критической точки»)
141 142
основе, так и ракет системы защиты Земли от опасных астерои- Литература
дов); передача больших электрических мощностей по СВЧ-лучу
между наземными объектами через геостационарный отражатель; Федотов А.П.. Глобалистика. Начала науки о современном
воздействие с ЛЭС на наземную атмосферу сильно сфокусирован- мире. – «Аспект пресс». 2002. 223 стр.
ным лучом в виде локализованного импульсного разряда для вы- Хефеле В., Руденко Ю.Н. . Можно ли найти разумную страте-
жигания озоноразрушающих фреонов и разрушения зарождаю- гию развития энергетики? – Наука в СССР. 1991.№ 1.
щихся тайфунов. Разгонные ракетные космические блоки хорошо Parkinson P.C. The Space Economy 2050 A.D. – JBIS. Vol. 44,
вписываются в уже формирующуюся концепцию космического 1991. p.111-120.
туризма, а также открывают исключительные возможности в не- Эрике К.. Будущее космической индустрии. – Машинострое-
коммерческих областях, например, исследования с помощью тя- ние, М..1979.
желых космических аппаратов с ядерными энергетическими уста- Марчук Г.И., Пономарев-Степной Н.Н., Савин А.И. Перспек-
новками дальних планет Солнечной системы и запуск межзвезд- тивы развития ядерной энергетики и управления ею на базе техно-
ных зондов. логий нового направления (Вариант трехкомпонентной схемы с
Первоочередной проблемой экологически чистой энергетики использованием электроядерных установок для переработки ак-
(которая, в свою очередь, является ключом к устойчивому разви- тивных отходов ядерной энергетики). – «Радиотехника и управле-
тию человечества) является освоение Луны. Эта проблема, несо- ние» (электроника, связь, радиотехника, человек) № 4-6, 2002, изд.
мненно, должна решаться в рамках широкого международного РАСУ, Москва, стр. 46-54.
сотрудничества. Kulcinski G.L., Shmitt. The Moon: an Abundant source of Clean
and Safe Fusion Fuel for the 21-st Century. – 11-th International Scien-
tific Forum an Fueling the 21-th century. 29 sept-6 oct 1987. Moscow.
Головин И.Н.. Энергетика XXI века и термоядерные реакторы,
сжигающие гелий-3. – ИАЭ им. Курчатова 1992. (Доклад пред-
ставленный на международный коллоквиум Голландской Акаде-
мии Наук и Искусств «Технологии получения энергии и поддер-
живающие их долгосрочные программы». Нордвийкерхоут, 3-7
декабря 1991).
Варваров Н.А. Космические электростанции. – Техника Мо-
лодежи, 1960.№ 1 С. 94.
Glaser P.E. Power from the Sun: its future. – Science, 1968. vol.
168. p. 587.
O’Neill G.K. Space colonies and Energy Supply to the Earth. –
Science. 1975, vol. 190. 421. pp. 943-947.
Criswell D.R., Waldron R.D. Lunar system to supply solar electric
power to Earth. – 25th IECEC. Nevada, Aug. 12-17 1990
Akimov V., Yeskov Yu., Koroteev A., Semionov V. Earth’s en-
ergy supply from space: prospects and stages. – Perspective in Energy.
V. 2 (4) 1992-1994, pp 392-419.
Yeskov Yu.M., Akimov V.N., Arkhangelsky N.I.. Lunar station
for electricity supply to Earth by use of microwave beams of GW
143 144
power. – (Keldysh – Scientific – Research of Thermal Processes) Per-
spective in Energy. 1994-1995, vol. 3. pp. 307-313.
Yeskov Yu. M., Koroteev A.S., Sviridonov A.I.. Concept and
Hardware for Deplaying the Lunar Station Supplying Energy to Earth
by Microwave Beam . – Space Energy and Transportation. 1996 vol. 1,
№ 3. pp.178-187.
Lewis J.C. 3He for Fusion. The Willie Sutton principle. – Second
International Symposium SPS-91 Power from Space. Paris/Gif-sur
Yvette. 27-30 Aug. 1991.
Еськов Ю.М. Космонавтика XXI века. – Техника Молодежи.
2001, № 4. стр. 2-5.
Еськов Ю.М. За чистым топливом – на Уран. – «Россiя» 65
(465) 11 апреля 2002.
Еськов Ю.М. «Лунмаш»: ничего невозможного нет. – Техника
Молодежи. 2002. № 1. стр.10-13
Еськов Ю.М. Топливо из лунного сырья. – «Земля и Вселен-
ная» № 4 2001 года стр.55-62. Рисунок 1. Концепция «Лунная энергетическая система (ЛЭС)»
Еськов Ю.М.. Оценка эффективности применения лунного ра- (по Крисвеллу). 1 – солнечное излучение; 2 – лунная микроволно-
кетного топлива в системах выведения на околоземную орбиту и вая станция; 3 – орбитальный солнечный отражатель («подсвет-
при запусках космических аппаратов на межпланетные траекто- ка»); 4 – рефлектор-радиоотражатель; 5 – экскавация сырья и про-
рии. – Доклад на 4-ом аэрокосмическом конгрессе. Москва 2003 (в изводство материалов; 6 – микроволновые пучки; 7 – приемный
печати). пост; 8 – приемная преобразовательная антенна (ректенна); 9 –
Eskov Yu. M.. A Lunar-Fuel universal system of the transport космический пассивный отражатель (КПО).
spacecraft provided with the low– and high-thrust rocket engines –
J.B.I.S., 1998, vol.51. pp.69-24. Рисунок 2. Схема формирова-
Landis G. A.. Materials for solar array production on the Moon. – ния управляемого СВЧ-луча
Ohio Aerospace Institute Research center. 1994. на ФАР энергоизлучательного
Demetriades S.T. A Novel System for space flight using a propul- комплекса (вариант с зеркаль-
sion fluids accumulation. – J.B.I.S., 1959. vol.17 № 5 pp.114-119. ной сканирующей антенной).
Сметанников В.П., Акимов В.Н., Еськов Ю.М.. Проблемы ис- 1 – ФАР-облучатель из твер-
пользования ресурсов планет Солнечной системы для потребно- дотельных СВЧ-генераторов;
стей Земной цивилизации. – Тезисы докладов пятой международ- 2 – падающий СВЧ-луч; 3 –
ной конференции «Ядерная энергетика в космосе» г. Подольск, отраженный СВЧ-луч; 4 – от-
Московская обл.1999. ражатель из проводящей сетки
Бацких Г.И., Хворостяный Ю.Н. Эксперименальная установка («зеркало»); 5 – источник
для формирования мощного сфокусированного потока СВЧ- электропитания (ФЭП); 6 –
излучения. – Известия Академии Наук. Энергетика. М. «Наука» солнечное излучение.
1992. №4 с 92-103.
Миронов С.В. Что делать? Глобальная энергетика и космо-
навтика. – ГАИШ МГУ, Вестник SETI , 2003.
145 146




Рисунок 3. Схема и параметры лунного энергоизлучательного Рисунок 5. Лунная энергетическая демонстрационная станция
комплекса (СВЧ-комплекса) (вариант с зеркальной сканирующей (ЛЭС). 1 – лунный экватор; 2 – передающая антенна (энергоизлу-
антенной). 1 – энергоизлучательный комплекс (ЭИК); 2 – полотно чающий комплекс); 3 – антенная лента; 4 – микроволновый луч в
ФАР, формирующей многолучевую диаграмму направленности; 3 зоне сканирования; 5 – космодром; 6 – производственная база и
– управляемое СВЧ-излучение. жилой комплекс.


Рисунок 4. Основные элементы Рисунок 6. Космический
лунной демонстрационной систе- пассивный отражатель с
мы (ЛЭС). 1 – Земля; 2 – Луна; 3 – ДУ удержания. 1 – радио-
лунная передающая станция; 4 – отражающая поверхность
СВЧ-луч; 5 – приемно- из управляемых модулей;
преобразующая антенна (ректен- 2 – служебные системы; 3
на); 6 – геостационарная орбита; 7 – сменные расходуемые
– космический пассивный отра- элементы; 4 – стыковоч-
жатель (КПО); 8 – угол сканиро- ный узел с силовым элек-
вания. (Примечание: положение троразъемом; 5 – ЭРД; 6 –
ректенны и КПО показаны с ин- бак с рабочим телом; 7 –
тервалом в 8 час.) ректенна (питание ЭРД); 8
– СВЧ-излучение.
147 148




Рисунок 7. Схема (a) и принцип функционирования (b) системы Рисунок 9. Физическая схема энергоизлучательного комплекса. 1
СБ + ФАР. 1 – единичная радиоизлучающая антенна ФАР; 2 – – твердотельный СВЧ прибор (усилитель); 2 – фидерная линия; 3 –
источник электроэнергии; 3 – солнечное излучение; 4 – управляе- четвертьволновый антенный вибратор; 4 –радиоотражательный
мое радиоизлучение; 5 – «излучающее полотно» ФАР; 6 – лунная экран-решетка; 5 – фазовращатель; 6 – управляющая линия от за-
поверхность. дающего СВЧ-прибора; 7 – тоководы; 8 – фотопреобразователь
(СБ); 9 – солнечное излучение; 10 – лунная поверхность.




Рисунок 10. Общий вид энергоизлучающей ленты. 1 – электроге-
нерирующий слой Si; 2 – четвертьволновая антенна-вибратор; 3 –
дистанцирующий слой феррита; 4 – подложка из железной фоль-
Рисунок 8. Геометрия «излучающего полотна» ФАР. 1 – радио-
ги; 5 – энергоизлучающая лента в сборе.
отражающая поверхность; 2 – фидерная линия; 3 – четвертьволно-
вые антенны-вибраторы.
149 150




Рисунок 11. Теоретические и практические размеры ФАР и ЭИК
Дем-ЛЭС. 1 – теоретический; 2 – практический; 3 – модель для
расчета массы ЭИК; 4 – излучающий участок ФАР (антенная лен-
та); 5 – неизлучающий участок; 6 – ширина обода колеса монтаж-
ного комбайна-лунохода; 7 – колея комбайна; 8 – межленточный
технологический зазор.




Рисунок 13. Варианты схем лунной ракеты с ЖРД на кислород-
алюминиевом топливе. 1 – бак с жидким кислородом; 2 – бак с
порошкообразным алюминием; 3 – посадочное устройство; 4 –
Рисунок 12. Схема взаимодействия звеньев грузовой системы. 1 – двигатель; 5 – стыковочно-переливной узел.
лунный топливный завод; 2 – лунная ракета; 3 – топливозаправоч-
ная станция; 4 – межорбитальный буксир; 5 – солнечное излуче-
ние. (Примечание: многовитковые траектории «раскрутки» от
Земли и «скрутки к луне» не показаны.)
151 152




Рисунок 16. Возможная компоновка ТКА для полета к Урану и
доставки к Земле криогенного 3He (МHe = 70 т). 1 – ЭРД для
ОИСУ; 2 – ядерный реактор; 3 – тепловая радиационная защита; 4
– турбокомпрессоры-электрогенераторы; 5 – капельный ХИ; 6 –
раздвижная ферма; 7 – маршевые ЭРД межпланетного участка; 8 –
баки с водородом; 9 – бак с товарным 3He; 10 – приборный отсек;
11 – ожижительно-разделительный агрегат; 12 – входной диффу-
Рисунок 14. Схема ракетного двигателя, работающего на лунном
зер; 13 – стыковочно-переливной узел 3He; 14 – направление поле-
топливе «жидкий кислород + порошкообразный алюминий» с
та (14a – на межпланетном участке и на ОИСЗ, 14b – на ОИСУ).
присадкой 2 % метана (по данным ИЦ им. Келдыша).

Рисунок 17. Схема
модуля двухмо-
дульной космиче-
ской ЯЭУ мощно-
стью 50 МВт эл. С
газотурбинным
замкнутым циклом
Брайтона и ка-
пельным ХИ. 1 –
ядерный реактор; 2
– турбина; 3 –
компрессор; 4 –
электрогенератор;
5 – рекуператор; 6
– теплообменник;
7 – капельный ХИ;
Рисунок 15. Схема межорбитального буксира с солнечно-
8 – рефрижератор;
электрической двигательной установкой. 1 – солнечная батарея; 2
9 – охлаждения
– электроракетный двигатель; 3 – баки с рабочим телом и полез-
электрогенератора.
ным грузом (топливом); 4 – стыковочно-переливной узел; 5 – на-
правление полета; 6 – солнечное излучение.
153 154




Рисунок 18. Универсальная ЯЭУ для полетов к Луне и Урану. А:
ЯЭУ. 1 – реактор; 2 – сменные ЭРД; 3 – сменные баки с рабочим
телом ЭРД; 4 – полезная нагрузка. В: траектория полета к Луне.
С: траектория полета к Урану.




Рисунок 19. Цикло-
грамма среднесу-
точной мощности на
выходе из ректенны
для однопозицион-
Рисунок 20. Расположение основных объектов лунной базы. 1 –
ных и двухпозици-
экватор; 2 – космодром; 3 – направление пусков ЛР; 4 – топливо-
онных ЛЭС. a – од-
хранилище; 5 – карьер; 6 – жилой комплекс; 7 – промзона (заводы
нопозиционная ЛЭС;
№ 2 – 6); 8 – электростанция (СБ); 9 – направление солнечных лу-
b – двухпозиционная
чей (вечер); 10 – направление солнечных лучей (утро); 11 – парк
ЛЭС, ? = 120?; c –
научных подъемно-транспортных машин; 12 – промежуточный
двухпозиционная
склад изделий для монтажа; 13 – энергоизлучательный комплекс
ЛЭС, ? = 180? .
(ЭИК); 14 – монтажный луноход-комбайн.
155 156




Рисунок 22. Упрощенная схема производства ракетного топлива,
пенокремнеземовых волноводов и взаимодействия заводов № 1, 2,
3 и 5.

Рисунок 23. Схема сол-
нечной печи для получе-
ния O2 и SiF4. 1 – зеркало;
2 – солнечные лучи; 3 –
система наведения на
Солнце; 4 – опора; 5 – те-
плоприемник-реактор; 6 –
подача фтора; 7 – выход
газообразных продуктов
Рисунок 21. Взаимодействие заводов лунной производственной
реакции; 8 – направление
базы и состав потоков сырья, полуфабрикатов и готовых изделий.
вращения кварцевой тру-
1 – ильменит; 2 – «безжелезны» реголит; 3 – жидкий кислород; 4 –
бы; 9 – направление вра-
аллюминий – порошок; 5 – кремний – порошок; 6 – KF пусковой;
щения внутренней нике-
7 – H2 пусковой; 8 – SiH4 с кремнием «солнечной» чистоты; 9 –
левой трубы подачи фто-
рулонная фольга; 10 – тонкостенные трубы для опор; 11 – кисло-
ра; 10 – положение зерка-
род газообразный; 12 – твердотельные СВЧ-усилители; 13 – элек-
ла в лунный полдень.
тровакуумные приборы (клистроны или амолитроны). (Примеча-
ние: «пусковые» компоненты 6, 7, 8, а также готовые изделия 12 и
13 доставляются с Земли.)
157 158




Рисунок 26. Фрагмент завода ракетного топлива (завод № 3). 1 –
подача безильменитного сырья («хвосты» завода № 1); 2 – зеркало
солнечной печи; 3 – солнечное излучение; 4 – теплоприемник сол-
нечной печи; 5 – циклон отделения твердого SiF4; 6 – электроли-
зер; 7 – возвратный F2; 8 – порошкообразный кремний (на космо-
дром); 9 – в производство Al; 10 – криогенный кислород; 11 –
криогенный кислород на космодром.

Рисунок 27. Схема про-
Рисунок 24. Схема теплоприемника-реактора солнечной печи. 1 –
мышленной лунной уста-
внешний корпус (Sio2 –плавленный); 2 – внутренний трубопровод
новки для непрерывного
(Ni); 3 – обрабатываемый реголит; 4 – подача F2; 5 – выход газо-
производства кислорода
образных продуктов реакции (O2 + SiF4); 6 – солнечное излучение.
обработкой ильменита в
присутствии водорода. 1
– подача ильменита; 2 –
электронагреватель; 3 –
Рисунок 25. Зависимость
подача H2; 4 – выход H2 +
коэффициента пропуска-
H2O; 5 – электролизная
ния стенки теплоприемни-
камера; 6 – выход и ожи-
ка из плавленного кремне-
жение O2; 7 – выход обо-
зема (?) от длины волны
ротного H2 ; 7 – насос; 8 –
излучения (?) соответст-
отработанные твердые
вующих температурам на-
продукты; 9 – возврат H2 в
грева реголита 1227? С,
цикл.
727? С и 477? С.
159 160




Рисунок 30. Вариант компоновки завода № 3 по выплавке железа
и прокатке фольги. 1 – подача ильменита; 2 – нагрев ильменита и
Рисунок 28. Горячая прокатка ленты-заготовки на непрерывном
получение смеси Fe + TiO2; 3 – электромагнитное отделение TiO2 ;
многоклетьевом линейном стане. 1 – заготовка-сляб 70 ? 550 ?
4 – отправка TiO2 в отвал; 5 – электропечь плавки Fe; 6 – излож-
2600 мм; 2 – прокатываемая лента; 3 – рабочие валки; 4 – при-
ница с кантователем; 7 – сляб; 8 – многоклетьевой стан горячей
жимные валки; 5 – клеть № 1; 6 – клеть № 5.
прокатки полуфабриката – ленты с бКОН = 1 мм; 9 – реверсивный
стан холодной прокатки фольги с бКОН = 20 мкм; 10 – транспорти-
ровка рулонов фольги на завод № 4 для нанесения Si и радиотех-
нических компонентов.




Рисунок 31. Схема агрегата напыления электрогенерирующего
слоя Si (из моносилана SiH4 ) на железную ленту-подложку. «а» –
л положение бобин с лентой в начале напыления; «в» – л поло-
Рисунок 29. Схема холодной прокатки ленты на реверсивном ста- жение бобин с лентой в конце напыления. 1 – подающая бобина; 2
не ( бНАЧ = 1000 мкм, бКОН = 10 мкм). 1—железная лента б = 500 – приемная бобина; 3 – лента; 4 – модуль напыляющего устройст-
мм; 2 – реверсивные бобины; 3 – рабочие валки; 4 – прижимной ва; 5 – SiH4 (газ); 6 – электропитание; 7 – опорная плита; 8 – хла-
валок. дагент; 9 – напыляющая плазма; 10 – герметичный корпус.
161 162



<< Пред. стр.

страница 10
(всего 11)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign