Космостық күн электр станциясының (КЭС) жалпы сұлбасы

1968 жылы космостық зерттеулер саласындағы американдық маман Питер Е. Глэйзер (Peter E. Glaser) күн батареяларының ірі панельдерін геостационарлы орбитаға орнатуды, ал олар өндіретін энергияны (5-10 ГВт деңгей) жер бетіне жоғары жиіліктегі сәулеленудің фокусталған шоғырымен жіберіп, кейін оны техникалық жиіліктің тұрақты немесе ауыспалы тоғына түрлендіріп, тұтынушыларға таратуды ұсынды.

Бұндай сұлба геостационарлы орбитадағы күн сәулесінің қарқынды ағынын пайдалануға (~ 1,4 кВт/кв.м.) және алынған энергияны тәуліктің қай кезі болғанына және ауа райына қарамастан жер қабатына үздіксіз жіберуге мүмкіндік береді. Экваториалды жазықтықтың 23,5 град. бұрышты эклиптика жазықтығына табиғи еңістігінің арқасында геостационарлы орбитада орналасқан жерсерігі, осы жерсерігі жердің көлеңкесіне түсетін көктемгі және күзгі күн мен түннің теңесу күндеріне жақын уақыттың шағын кесіндісін қоспағанда, күн радиациясының ағынымен үздіксіз жарықтандырылып тұрады [33,41,44].

Уақыттың осы аралығын нақты болжамдауға болады, ал қосындысында олар жылдың жалпы ұзақтығының 1%-ынан аспайды.

11.12-сурет. Космостық күн электр станциясының (КЭС) жалпы сұлбасы

Космостық күн электростанциясы былайша аталатын геостационарлы орбитаға – 35 800 км радиустағы шеңберлі траекторияға шығарылады. 24 сағат ішінде жерді айналып, станция планетамен синхронды қозғалады және оның үстіңгі қабатының белгілі бір нүктесінде салбырап тұрғандай болады (осындай орбиталарға қазіргі кезде трансляциялық байланыс жерсеріктерін жібереді).

Осындай орбитада тұрған станция, уақыттың 99% астамында күн сәулесімен жарықтанады. Станцияның фотоэлектрлік «қанатының» әрбір шаршы метрі күннен шамамен 1,36 кВт қуат алады. Өрісі бірнеше ондаған шаршы километр болатын және миллиондаған киловатт электр энергиясын өндіретін "қанаттарды" тұрғызудың еш қиындығы жоқ.

Жоғары толқынды сәуле-шоғырының (ЖТСШ) электр магнитті тербелісінің жиілігі өнеркәсіпте, ғылыми зерттеулерде және медицинада пайдалану үшін бөлінген диапазондарға сәйкес келуі керек. Егер осы жиілік 2,45 ГГц тең етіп алынса, онда метеорологиялық жағдайлар бұлттылықты және қарқынды жауын-шашынды қосқанда, энергияның беріліс ПӘК-ке еш әсерін тигізбейді. Жиілік денгейі 5,8 ГГц өте қызғылықты, өйткені беретін және қабылдайтын антенналардың көлемін азайтуға мүмкіндік береді. Алайда, метеорологиялық жағдайлардың әсері бұл жерде қосымша зерттеуді қажет етеді.

ЖТСШ – электроника дамуының қазіргі деңгейі геостационарлы орбитадан жер бетіне ЖТСШ шоғырымен энергияның беріліс ПӘК жеткілікті түрдегі жоғары мәні (шамамен 70-75%) туралы айтуға мүмкіндік береді. Оның беріліс антеннасының диаметрі әдетте 1 км тең етіп алынған, ал жердегі ректеннаның көлемі жергілікті 35 град ендік үшін 10 км х 13 км. Шығыс қуатының деңгейі 5 ГВт болатын КЭС беріліс антеннасының ортасындағы сәулелену қуатының тығыздығы 23 кВт/кв.м., қабылдайтынның ортасында – 230 Вт/кв.м.

Беріліс антеннасына КЭС арналған қатты денелі және вакуумді ЖТСШ генераторлардың түрлі типтері зерттелді.