П.2.1.13. О возможности использования мощных ЯЭУ для восстановления озонового слоя Земли лазерным излучением из космоса

П.2.1.12. Электростанции для энергоснабжения орбитальных технологических комплексов

П.2.1.11. О доставке к Земле термоядерного топлива – изотопа гелия-3

Вероятно, к середине 21 века будет освоена управляемая, экологически чистая термоядерная реакция и возникнет реальная потребность в ресурсах гелия-3. На Земле промышленные запасы гелия-3 отсутствуют. Экономически целесообразные запасы гелия-3, пригодные для разработки с использованием космических средств, имеются на Луне и в поверхностных минералах других тел Солнечной системы, в том числе на астероидах. Предлагается организовать добычу гелия-3 на астероидах. Для этого добывающий комплекс базируется на шасси ЯЭУ, который доставляет на поверхность Луны этот комплекс, обеспечивает примерно в течении 1 года электропитание добывающего оборудования и затем доставляет контейнер с изотопом гелия-3 на Землю. Стадиям промышленного потребления, уровень которого составляет от 25 т на начальной стадии и в последующем до 250…300 тонн в год отвечает комплекс на базе ЯЭУ электрической мощностью 1…2.5 МВтЭл.

Создание орбитальных технологических комплексов является одним из перспективных направлений развития космической техники. Они предназначаются для осуществления технологических процессов, эффективно протекающих в условиях невесомости или микрогравитации, а также таких, проведение которых более безопасно в космическом пространстве. Ряд планируемых технологических процессов, например, производство совершенных кристаллов, характеризуется значительным энергопотреблением и их осуществление скорее всего потребует применения ядерной энергии.

Применительно к таким задачам рассматривается система на основе автономного энергетического модуля [60]. Модуль представляет собой атомную электростанцию, базирующуюся на платформе служебных систем, обеспечивающих управление положением в космическом пространстве, связь и функциональное управление. Платформа снабжается стыковочными узлами, к которым пристыковываются технологические модули и через который в технологические модули подается электроэнергия. Уровень радиационной защиты допускает посещение технологического модуля космонавтами при выключенном реакторе энергоустановки. После завершения технологического процесса технологический модуль возвращается на Землю, а к энергетическому модулю пристыковывается следующий и процесс повторяется снова. Орбита базирования –круговая, высотой 800…1000 км.

Существует угроза глобальной экологической катастрофы в связи с истощением защитного слоя озона на высотах 17…25 км. Считается, что разрушение озонового слоя происходит под влиянием поступающих и накопленных в атмосфере загрязнений (хлорфторуглеродов). Известен способ восстановления слоя озона Земли, который состоит в том, что при облучении освещенной Солнцем атмосферы сравнительно слабым источником монохроматического излучения реализуется комплекс фотохимических реакций, приводящий к сдвигу динамического равновесия атмосферных процессов в сторону увеличения образования озона в стратосфере. Разработана концепция создания космических средств для восстановления слоя озона Земли на базе этого способа [59,68]. Реализация такой системы может быть осуществлена с помощью космических платформ (КП), представляющих собой автоматически обслуживаемую орбитальную станцию и построенных по модульному принципу, позволяющему обеспечить сменяемость отработавших свой ресурс модулей. КП имеет в своем составе: модуль лазерной системы; модуль несущей конструкции и служебного оборудования (стыковочные узлы, манипуляторы и т.п.); блок из нескольких модулей-электростанций на основе ЯЭУ мощностью до 10…15 МВтЭл и ресурсом до 5 лет или единичную сменяемую ЯЭУ мощностью от 30 до 100 МВтЭл. Весь комплекс КП располагается на одной круговой солнечносинхронной орбите высотой 1600 км и наклонением 102.5°, рис.14. Лазерный луч направлен по касательной с высоты орбиты в сторону освещенной поверхности Земли в точку над горизонтом с высотой 25…35 км. Эти же КП могут иметь в своем составе мощные СВЧ-излучатели для ликвидации озоноразрушающих примесей. По оценкам для решения проблемы в глобальном масштабе потребуется 10…30 таких КП с суммарным временем функционирования 10...15 лет.

Рис.14. Спутниковая система восстановления озонового слоя Земли: 1 – солнечносинхронная орбита; 2 – наработанный слой озона; 3 – след луча в атмосфере; 4 – лазерный луч; 5 – космический аппарат-генератор

Приложение 3

Дата добавления: 2015-05-08