როგორ მზადდება მზის პანელები კოსმოსისთვის (23 ფოტო). მზის პანელები ცაში, წყალზე და კოსმოსში მზის პანელების დიზაინი კოსმოსში

მზის ბატარეა ISS-ზე

მზის ბატარეა - რამდენიმე კომბინირებული ფოტოელექტრული გადამყვანი (ფოტოცელი) - ნახევარგამტარული მოწყობილობები, რომლებიც პირდაპირ გარდაქმნიან მზის ენერგიას პირდაპირ ენერგიად ელექტროობამზის კოლექტორებისგან განსხვავებით, რომლებიც ათბობენ გამაგრილებლის მასალას.

მზის ენერგიაში კვლევის ობიექტია სხვადასხვა მოწყობილობები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის მზის გამოსხივების თერმულ და ელექტრო ენერგიად გადაქცევას (ბერძნული ჰელიოსიდან Ήλιος, Helios -). ვითარდება ფოტოელექტრული უჯრედების და მზის კოლექტორების წარმოება სხვადასხვა მიმართულებები. არის მზის პანელები სხვადასხვა ზომის: ჩაშენებული მიკროკალკულატორებიდან მანქანებისა და შენობების სახურავების დასაკავებლად.

ამბავი

მზის უჯრედების პირველი პროტოტიპები სომხური წარმოშობის იტალიელმა ფოტოქიმიკოსმა ჯაკომო ლუიჯი ციამიციანმა შექმნა.

1954 წლის 25 აპრილს Bell Laboratories-მა გამოაცხადა პირველი სილიკონზე დაფუძნებული მზის უჯრედების შექმნა, რომლებიც წარმოქმნიდნენ ელექტრო დენებს. ეს აღმოჩენა კომპანიის სამმა თანამშრომელმა - კალვინ საუთერ ფულერმა, დერილ ჩაპინმა და ჯერალდ პირსონმა გააკეთა. სულ რაღაც 4 წლის შემდეგ, 1958 წლის 17 მარტს, პირველი მზის პანელებით, Vanguard 1, გაუშვა შეერთებულ შტატებში. სულ რაღაც ორიოდე თვის შემდეგ, 1958 წლის 15 მაისს, Sputnik 3 გაუშვეს სსრკ-ში, ასევე. მზის პანელების გამოყენებით.

გამოიყენეთ სივრცეში

მზის ბატარეები ელექტროენერგიის გამომუშავების ერთ-ერთი მთავარი საშუალებაა: ისინი მუშაობენ დიდი ხნის განმავლობაში ყოველგვარი მასალის მოხმარების გარეშე და ამავე დროს ეკოლოგიურად სუფთაა, განსხვავებით ბირთვული და.

თუმცა, მზიდან დიდ მანძილზე ფრენისას (ორბიტის მიღმა), მათი გამოყენება პრობლემატური ხდება, ვინაიდან მზის ენერგიის ნაკადი უკუპროპორციულია მზიდან მანძილის კვადრატთან. ფრენისას და პირიქით, მზის პანელების სიმძლავრე მნიშვნელოვნად იზრდება (ვენერას რეგიონში 2-ჯერ, მერკურის რეგიონში 6-ჯერ).

ფოტოცელებისა და მოდულების ეფექტურობა

მზის გამოსხივების ნაკადის სიმძლავრე ატმოსფეროს შესასვლელში (AM0) არის დაახლოებით 1366 ვატი კვადრატულ მეტრზე (იხილეთ აგრეთვე AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D). ამავდროულად, ევროპაში მზის გამოსხივების სპეციფიკური სიმძლავრე ძალიან მოღრუბლულ ამინდში, თუნდაც დღის განმავლობაში, შეიძლება იყოს 100 ვტ/მ²-ზე ნაკლები. ჩვეულებრივი ინდუსტრიულად წარმოებული მზის პანელების გამოყენებით, ეს ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას ელექტროენერგიად 9-24% ეფექტურობით. ამ შემთხვევაში, ბატარეის ფასი იქნება დაახლოებით 1-3 აშშ დოლარი ნომინალური სიმძლავრის ვატზე. მზის ელემენტების გამოყენებით ელექტროენერგიის ინდუსტრიული წარმოებისთვის, კვტ/სთ-ის ფასი იქნება 0,25 აშშ დოლარი. ევროპის ფოტოელექტრული ასოციაციის (EPIA) მონაცემებით, 2020 წლისთვის მზის სისტემებით გამომუშავებული ელექტროენერგიის ღირებულება დაეცემა 0,10 ევროზე ნაკლებ კვტ.სთ-ზე ინდუსტრიისთვის. დანადგარები და 0,15 ევროზე ნაკლები კვტ/სთ-ზე საცხოვრებელ კორპუსებში დამონტაჟებისთვის.

2009 წელს Spectrolab-მა (ბოინგის შვილობილი კომპანია) აჩვენა მზის ელემენტი 41,6% ეფექტურობით. 2011 წლის იანვარში მოსალოდნელი იყო ამ კომპანიის მზის უჯრედების 39%-იანი ეფექტურობის ბაზარზე შესვლა. 2011 წელს კალიფორნიულმა კომპანია Solar Junction-მა მიაღწია 43,5%-იან ეფექტურობას 5,5x5,5 მმ მზის ელემენტისთვის, რაც 1,2%-ით მეტი იყო წინა რეკორდზე.

2012 წელს Morgan Solar-მა შექმნა Sun Simba სისტემა პოლიმეთილმეთაკრილატის (პლექსიგლას), გერმანიუმის და გალიუმის არსენიდისგან, რომელიც აერთიანებს კონცენტრატორს პანელთან, რომელზეც დამონტაჟებულია მზის ელემენტი. სისტემის ეფექტურობა, როდესაც პანელი სტაციონარული იყო, იყო 26-30% (დამოკიდებულია წელიწადის დროზე და მზეზე მდებარე კუთხიდან), ორჯერ აღემატება კრისტალურ სილიკონზე დაფუძნებულ მზის უჯრედების პრაქტიკულ ეფექტურობას.

2013 - ში Sharp კომპანიაშექმნა სამ ფენიანი მზის ელემენტი 4x4 მმ ზომის ინდიუმ-გალიუმ-არსენიდის ბაზაზე 44,4% ეფექტურობით და სპეციალისტთა ჯგუფი Fraunhofer Society-ის მზის ენერგიის სისტემების ინსტიტუტიდან, Soitec, CEA-Leti და ბერლინი. ჰელმჰოლცის ცენტრმა შექმნა ფოტოცელი Fresnel-ის ლინზების გამოყენებით 44,7%-იანი ეფექტურობით, რაც საკუთარ მიღწევას 43,6%-ს აჭარბებს. 2014 წელს შეიქმნა მზის ენერგიის სისტემების ფრაუნჰოფერის ინსტიტუტი მზის პანელები, რომელშიც, ლინზის წყალობით, რომელიც შუქს ფოკუსირებს ძალიან პატარა ფოტოცელზე, ეფექტურობა იყო 46%.

2014 წელს ესპანელმა მეცნიერებმა შეიმუშავეს სილიკონის ფოტოელექტრული უჯრედი, რომელსაც შეუძლია კონვერტაცია. ინფრაწითელი გამოსხივებამზე.

პერსპექტიული მიმართულებაა ნანოანტენებზე დაფუძნებული ფოტოუჯრედების შექმნა, რომლებიც მოქმედებენ მცირე ანტენაში (დაახლოებით 200-300 ნმ) გამოწვეულ დენებისაგან სინათლის (ანუ ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სიხშირით დაახლოებით 500 THz) უშუალოდ გასწორებით. ნანოანტენებს წარმოებისთვის არ სჭირდებათ ძვირადღირებული ნედლეული და აქვთ 85%-მდე პოტენციური ეფექტურობა.

ფოტოცელებისა და მოდულების მაქსიმალური ეფექტურობის მნიშვნელობები,
მიღწეულია ლაბორატორიულ პირობებში

ტიპი	ფოტოელექტრული კონვერტაციის კოეფიციენტი, %
სილიკონი
Si (კრისტალური)	24,7
Si (პოლიკრისტალური)	20,3
Si (თხელი ფილმის გადაცემა)	16,6
Si (თხელი ფირის ქვემოდული)	10,4
III-V
GaAs (კრისტალური)	25,1
GaAs (თხელი ფილმი)	24,5
GaAs (პოლიკრისტალური)	18,2
InP (კრისტალური)	21,9
ქალკოგენიდების თხელი ფენები
CIGS (ფოტოცელი)	19,9
CIGS (ქვემოდული)	16,6
CdTe (ფოტოცელი)	16,5
ამორფული/ნანოკრისტალური სილიციუმი
Si (ამორფული)	9,5
Si (ნანოკრისტალური)	10,1
ფოტოქიმიური
ორგანული საღებავების საფუძველზე	10,4
ორგანული საღებავების საფუძველზე (ქვემოდული)	7,9
ორგანული
ორგანული პოლიმერი	5,15
მრავალშრიანი
GaInP/GaAs/Ge	32,0
GaInP/GaAs	30,3
GaAs/CIS (თხელი ფილმი)	25,8
a-Si/mc-Si (თხელი ქვემოდული)	11,7

ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ფოტოცელტების ეფექტურობაზე

ფოტოცელტების სტრუქტურული მახასიათებლები იწვევს პანელების მუშაობის შემცირებას ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

დან შესრულების მახასიათებლებიფოტოელექტრული პანელი ჩანს, რომ მივაღწიოთ ყველაზე დიდი ეფექტურობასაჭიროა დატვირთვის წინააღმდეგობის სწორი შერჩევა. ამისათვის ფოტოელექტრული პანელები პირდაპირ არ არის დაკავშირებული დატვირთვასთან, არამედ გამოიყენება ფოტოელექტრული სისტემების მართვის კონტროლერი, რომელიც უზრუნველყოფს პანელების ოპტიმალურ მუშაობას.

წარმოება

ძალიან ხშირად ერთი ფოტოცელი არ აწარმოებს საკმარის ენერგიას. ამიტომ, გარკვეული რაოდენობის ფოტოელექტრული უჯრედები გაერთიანებულია ეგრეთ წოდებულ ფოტოელექტრო მზის მოდულებში და მინის ფირფიტებს შორის დამონტაჟებულია გამაგრება. ეს ასამბლეა შეიძლება იყოს სრულად ავტომატიზირებული.



ამჟამად ატომური ელექტროსადგური კვანტი მუშაობს კოსმოსური ფოტოენერგეტიკისა და მისი ელემენტარული ბაზის განვითარების სამ ძირითად სფეროში, კერძოდ:

მონოკრისტალური სილიკონის საფუძველზე მზის უჯრედების შექმნა

ატომური ელექტროსადგურ „კვანტში“ შექმნილი სილიკონის მზის უჯრედები შეესაბამება მსოფლიო დონეს, რაც დადასტურდა ინდოეთის, საფრანგეთის, ჰოლანდიის, ჩეხეთის, ისრაელისა და ჩინეთის ინტერესებიდან გამომდინარე მათი წარმოებისთვის არაერთი უცხოური შეკვეთის შესრულებით. ამ ბატარეებს აქვთ:

• უმაღლესი საწყისი სპეციფიკური ენერგეტიკული მახასიათებელი ~ 200 ვტ/მ2;
• ყველაზე ნაკლები დეგრადაცია აქტიური არსებობის პერიოდში;
• ორმხრივი მგრძნობელობა, რომელიც გამოიყენება დაბალ მფრინავ კოსმოსურ ხომალდებზე და შესაძლებელს ხდის მზის პანელების გამომავალი სიმძლავრის გაზრდას 10-15%-ით დედამიწის ალბედოს ტრანსფორმაციის გამო (კერძოდ, მზის პანელები Zarya, Zvezda კოსმოსური ხომალდისთვის, ISS-ის რუსული სექტორი, SB კოსმოსური ხომალდისთვის "Monitor-E").

მრავალსაფეხურიანი ფოტოელექტრული გადამყვანების საფუძველზე მზის უჯრედების შექმნა უცხო სუბსტრატებზე რთული ნახევარგამტარული მასალების გამოყენებით.

მზის უჯრედების დახმარებით, რომელიც დაფუძნებულია კასკადურ კომპლექსურ ჰეტეროკავშირის სტრუქტურებზე, უცხოური ნახევარგამტარულ სუბსტრატზე დეპონირებული AIIIBV ნაერთების გამოყენებით, მაქსიმალური ეფექტურობა ახლა მიღწეულია კოსმოსურ პირობებში. საუკეთესო შედეგებისპეციფიკური სიმძლავრით, აქტიური ცხოვრების პერიოდით და მინიმალური დეგრადაცია ამ პერიოდის განმავლობაში. ასეთი მზის უჯრედების დახმარებით მიღწეულია ეფექტურობის დიაპაზონი 25-30%. პერსპექტიული კოსმოსური ხომალდების მთელი კლასისთვის, მაგალითად, დიდი გეოსტაციონარული პლატფორმებისთვის, ასევე კოსმოსური ხომალდებისთვის განკუთვნილი სატრანსპორტო ოპერაციებიკოსმოსში ელექტროძრავის სისტემების გამოყენებით, თანამედროვე სამიზნე ამოცანების შესრულების შესაძლებლობა მხოლოდ ასეთი მაღალეფექტური მზის პანელების გამოყენებითაა შესაძლებელი. ამის გათვალისწინებით და ასევე GaAs-ზე დაფუძნებული მზის ელემენტების დიზაინის მრავალწლიანი გამოცდილების გამოყენებით, NPP Kvant ავითარებს მუშაობას ამ მიმართულებით.

ამორფულ სილიკონზე დაფუძნებული მოქნილი თხელფენიანი მზის უჯრედების შექმნა მაქსიმალური სპეციფიკური ენერგეტიკული მასის მახასიათებლებით და მინიმალური ღირებულებით.

ეს არის სრულიად ახალი მიმართულება კოსმოსურ ფოტოენერგიაში. ყველაზე პერსპექტიული ტიპიასეთი ფოტოელექტრული გადამყვანები ამჟამად არის 3-კასკადიანი მზის უჯრედები, რომლებიც დაფუძნებულია ამორფულ სილიკონზე (a-Si). თავდაპირველად შექმნილი ხმელეთის ფოტოვოლტაიკის მიზნებისთვის, ამორფული სილიკონის მზის უჯრედები ამჟამად განიხილება კოსმოსურ პირობებში გამოსაყენებლად, იმის გამო:

• მზის ელემენტების მაღალი ენერგეტიკული მასის მახასიათებლების მიღების შესაძლებლობა, 4-5-ჯერ მეტი, ვიდრე მონოკრისტალური სილიციუმის ბაზაზე დამზადებული მზის ელემენტები, მიუხედავად მათი დაბალი საწყისი ეფექტურობისა;
• მაღალი რადიაციის წინააღმდეგობა;
• მონოკრისტალურ ვერსიასთან შედარებით მზის ბატარეის სიდიდის და უფრო კონკრეტული ღირებულების შემცირების შესაძლებლობა.

წვრილი მოქნილი მზის უჯრედების მნიშვნელოვანი უპირატესობაა მათი მცირე საწყისი (სატრანსპორტო) მოცულობა, მათზე დაფუძნებული რულონური ტიპის მზის ელემენტების შექმნის შესაძლებლობა და ა.შ.

მიწაზე დაფუძნებული ტექნოლოგია, რომელსაც დაეუფლა რუსულ-ამერიკული ერთობლივი საწარმო შპს Sovlax (NPP Kvant-ის თანადამფუძნებელი, ECD Ltd., აშშ) განიხილება, როგორც ძირითადი ტექნოლოგია ამორფული სილიკონის საფუძველზე კოსმოსური აპლიკაციებისთვის ფოტოელექტრული გადამყვანების წარმოებისთვის. ეს ტექნოლოგია უზრუნველყოფს კასკადური სამი შეერთების ფოტოელექტრული სტრუქტურის ფორმირებას a-Si შენადნობებზე დაფუძნებული თხელი ლენტის სუბსტრატზე.

ატომური ელექტროსადგურ „კვანტის“ თანამედროვე პროექტები კოსმოსური ფოტოენერგეტიკის სფეროში

• ISS: Zarya და Zvezda მოდულების რუსული სეგმენტი მზის გადამყვანებით ორმხრივი მგრძნობელობით
• დიდი გეოსტაციონარული პლატფორმები "SiSat", "Express-A", "Express-AM", "KazSat" და ა.შ.
• კოსმოსური ხომალდი დედამიწის დისტანციური ზონდისთვის და მეტეოროლოგიისთვის "Monitor-E", "Meteor-3" და ა.შ.

მზის ბატარეების ძირითადი მახასიათებლები NPP "Kvant"

ძირითადი მახასიათებლები	მონოკრისტალური	GalnP2-GalnAs-Ge სამსაფეხურიანი	ამორფული
SB-ის სპეციფიკური სიმძლავრე AM0-ზე, 25°C დენის ძაბვის მახასიათებლის ოპტიმალურ წერტილში, W/m 2	200	~350	90-100
SB-ის სპეციფიკური სიმძლავრე AM0-ზე, 60°C, დენის ძაბვის მახასიათებლის ოპტიმალურ წერტილში, W/m 2	165-170	~320	80-90
ხვედრითი წონა (ფოტოფორმირების ნაწილის მიხედვით ჩარჩოს გამოკლებით), კგ/მ2:
- ბადის საყრდენი - თაფლის საყრდენი	1,7-1,85 1,4-1,5	1,9 1,6	0,3
ოპერაციული დენის დეგრადაცია SAS-ისთვის, %
- 10 წელი GEO - 10 წელი ლეო - 10 წელი ელიფსურ და შუალედურ ორბიტებში	20 20 30	15 15 25	რადიაცია დეგრადაცია ~7%

მომდევნო წლებში ბევრი ქვეყანა დაინტერესდა კოსმოსური მზის ენერგიის მიმართ, მათ შორის იაპონია, ჩინეთი და ევროპის რამდენიმე ქვეყანა.

”ბევრი ადამიანი დაინტერესდა ამით, მაგრამ მაშინ გაცილებით ნაკლები ტექნიკური შესაძლებლობები და აპარატურა იყო”, - ამბობს იაფე.

2009 წელს მდივანი საზღვაოაშშ-მა რეი მაბუსმა დაისახა რიგი მიზნები, რათა შეამციროს საზღვაო ძალების დამოკიდებულება უცხოურ ნავთობზე და გაზარდოს ენერგიის ალტერნატიული წყაროების გამოყენება. იმავე წელს იაფემ მიიღო დაფინანსება აშშ-ს საზღვაო კვლევითი ლაბორატორიიდან, რათა გაეუმჯობესებინა ტექნოლოგია, რომელიც კოსმოსში შეგროვებულ მზის ენერგიას გარდაქმნის ენერგიის სხვა ფორმად, რომელიც შეიძლება გადაეცეს დედამიწას.

როგორ მუშაობს ტექნოლოგია?

მიუხედავად იმისა, რომ ტექნოლოგია საჭიროებს გაუმჯობესებას, ძირითადი იდეა საკმაოდ მარტივია. მზე აგზავნის ფოტონებს, სინათლის ენერგიულ პაკეტებს, ყველა მიმართულებით. ჩვეულებრივი მზის პანელი გარდაქმნის ამ ფოტონებს პირდაპირი ელექტრული დენის ელექტრონებად. შემდეგ პირდაპირი დენი გარდაიქმნება ალტერნატიულ დენად და გადაიცემა მეშვეობით ელექტრო ქსელი.

კოსმოსში დიდი პრობლემაა, როგორ მივიღოთ ეს ენერგია ქსელში.

მზის პანელებით კოსმოსში მეცნიერებმა ყველაზე მეტი უნდა იპოვონ ეფექტური მეთოდიპირდაპირი დენის გადაცემა მზის რეფლექტორებიდან დედამიწაზე. პასუხი: ელექტრომაგნიტური ტალღები, როგორიცაა რადიო სიხშირეების გადასაცემად ან მიკროტალღურ ღუმელში საკვების გასათბობად.

„ადამიანებმა შეიძლება არ დააკავშირონ რადიოტალღები ენერგიის გადაცემასთან, რადგან ფიქრობენ მათზე კომუნიკაციებთან, რადიოებთან, ტელევიზორებთან ან ტელეფონებთან დაკავშირებით. ისინი არ ფიქრობენ მათზე, როგორც ენერგიის მატარებლებზე", - ამბობს იაფე. მაგრამ ჩვენ ვიცით, რომ მიკროტალღები (ერთ-ერთი სახეობა ელექტრომაგნიტური ტალღები) ატარებენ ენერგიას - მათი ენერგია ათბობს ჩვენს საკვებს.

Yaffe ტექნოლოგიას, რომელსაც ის მუშაობს, "სენდვიჩის" მოდულს უწოდებს. ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს სარკისებურ მზის რეფლექტორებს, რომლებიც აკონცენტრირებენ მზისგან ფოტონებს სენდვიჩის მოდულების მასივზე. სენდვიჩის ზედა ნაწილი მზის ენერგიას იღებს. ქვედა გვერდითი სხივის ანტენები აგზავნიან რადიოტალღებს დედამიწაზე.


ზემოთ მოცემული სურათი არ არის მასშტაბური. სენდვიჩის მოდულების სიგრძე სამი მეტრი უნდა იყოს, მაგრამ მათგან დაახლოებით 80 000 იქნება საჭირო.ასეთი მოდულების მასივი იქნება ცხრა ფეხბურთის მოედნის სიგრძე, დაახლოებით კილომეტრი. ეს ცხრაჯერ მეტია ვიდრე.

დედამიწაზე დაბრუნება კოსმოსური რადიოსიხშირული ენერგიის შემცველობით მზის პანელებიმიიღება სპეციალური ანტენით - რექტენით, რომლის დიამეტრი შეიძლება იყოს სამი კილომეტრი.

„მავთულებით მოფენილ მინდორს დაემსგავსება. ეს რექტენის ელემენტები მიიღებენ შემომავალ რადიოტალღებს და გარდაქმნიან მათ ელექტროენერგიად“, - ამბობს Yaffe.

რადიოტალღების ძლიერი სხივი შეიძლება გაიგზავნოს დედამიწის ნებისმიერ ადგილას, რადგან სხივის მიმართულება შეიძლება შეიცვალოს ტექნიკის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება რეტროდირექტიული სხივის მართვა. საკმარისია "პილოტის სიგნალის" გაგზავნა მიმღები სადგურის ცენტრიდან. სატელიტი ხედავს სიგნალს და გადასცემს გადამცემს რადიოტალღების გადასაცემად დედამიწის სადგურზე.

ასეთი სისტემის უზარმაზარი უპირატესობა, როგორც სამხედროებისთვის, ასევე მშვიდობიანი მოსახლეობისთვის იქნება ენერგიის გადაცემის შესაძლებლობა შორეულ ბაზებსა და ადგილებში, სადაც მისი მიწოდება ლოგისტიკურად რთული და წარმოუდგენლად ძვირი იქნება. დიზელის საწვავი.

ენერგიის გიგანტური სხივი კოსმოსიდან

კოსმოსიდან დედამიწაზე ჩამომავალი რადიოტალღების გიგანტური სხივი დააფრთხობს ადამიანების უმეტესობას, ვინც დაინახა, რომ უცხოპლანეტელების გემი გამოიყენებს ასეთ სხივებს ქალაქების აფეთქებისთვის. მაგრამ სინამდვილეში, რადიო სხივსაც კი ვერ დაინახავთ შეუიარაღებელი თვალით - რადიოსიგნალები ჩვენს ირგვლივ ყველგან და ყველა მიმართულებით მიედინება.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს რადიო სიგნალები შეიცავს უფრო მეტ ენერგიას, ვიდრე სატელევიზიო ან რადიო სიგნალი, სიგნალის სიმკვრივე მაინც საკმაოდ დაბალი იქნება და არ დაემუქრება მასში მოფრენილ ადამიანებს, თვითმფრინავებს ან ფრინველებს. რა თქმა უნდა, ტექნოლოგია ჯერ არ არის გამოცდილი ლაბორატორიის გარეთ, ამიტომ მისი უსაფრთხოების რეალური მტკიცებულება ჯერ არ არსებობს.

ასეთი სისტემის მთავარ პრობლემად რჩება მისი ღირებულება. და ეს პრობლემა ეხება ყველა ჩართულ მხარეს, იქნება ეს მთავრობა, კერძო თუ კომერციული ფინანსური ფონდები.

ძნელი სათქმელია, რა დაჯდება კოსმოსური მზის სადგურის სისტემის სრულმასშტაბიანი განხორციელება, მაგრამ აშკარად არანაკლებ ასობით მილიონი დოლარი. არსებობს გარკვეული შეზღუდვა იმისა, თუ რამდენად დიდი ობიექტი შეგვიძლია გავუშვათ კოსმოსში და რაკეტებიც არ არის იაფი. მაგალითად, საერთაშორისო კოსმოსური სადგური აშენდა ცალ-ცალკე კოსმოსში, რადგან არ იყო საკმარისად დიდი ან ძლიერი რაკეტა გასაშვებად. სრული სისტემასივრცეში.

Jaffe-ის მიზანია სენდვიჩის მოდულის ერთი ნაწილის პროტოტიპი შექმნას, მაგრამ არ დაასრულოს პროექტი. ის ასევე ამოწმებს მოდულებს კოსმოსურ პირობებში, რათა დარწმუნდეს, რომ მათ შეუძლიათ გაუძლონ და გააგრძელონ მუშაობა კოსმოსში მზის წარმოუდგენელ სიცხეში.

Yaffe ცდილობს მოიძიოს სპონსორები, რათა დააფინანსონ მისი პროექტი. მაგრამ ის ხაზს უსვამს, რომ გრძელვადიანი ენერგეტიკული პროექტები რთული გაყიდვაა, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც მას არ შეუძლია ხალხს აჩვენოს ტექნოლოგია მოქმედებაში. იაფს მიაჩნია, რომ რეალური მოტივატორი საერთაშორისო კონკურენცია იქნება, როგორც 1950-იან წლებში, როდესაც რუსეთმა შექმნა პირველი თანამგზავრი და დაამარცხა შეერთებული შტატები კოსმოსურ რბოლაში. ახლა, როგორც ჩანს, იაპონია გეგმავს პირველ მონაწილეობას ამ პროექტში.

თუნდაც დაფინანსების გარეშე სახელმწიფო დონეზემცირე ბიზნესები, როგორიცაა სოლარენი, თვლიან, რომ კოსმოსური მზის სადგურები უახლოეს მომავალში რეალობად იქცევა. გარი სპირნკა, აღმასრულებელი დირექტორისოლარენს ხანგრძლივი კარიერა ჰქონდა როგორც სამთავრობო, ისე კერძო კოსმოსურ ინჟინერიაში. ის წლების განმავლობაში ადევნებდა თვალს ხელისუფლების გეგმებსა და სადგურების მსგავსი პროექტების გაყინვას, ამიტომ მას უფრო კერძო სექტორი აინტერესებს.

1945 წელს მიიღეს დაზვერვის მონაცემები აშშ-ს არმიაში რადიოკავშირის მოწყობილობების გამოყენების შესახებ. ამის შესახებ შეატყობინეს ი.ვ. სტალინი, რომელმაც მაშინვე მოაწყო ბრძანებულების გამოცემა საბჭოთა არმიის რადიოკავშირებით აღჭურვის შესახებ. შეიქმნა ელემენტარული ელექტრო-გალვანური ინსტიტუტი, რომელსაც მოგვიანებით "კვანტი" უწოდეს. მოკლე დროში ინსტიტუტის გუნდმა მოახერხა რადიოკავშირებისთვის საჭირო მიმდინარე წყაროების ფართო სერიის შექმნა.

ნიკოლაი სტეპანოვიჩ ლიდორენკო ხელმძღვანელობდა კვლევით და წარმოების საწარმოს (SPE) "კვანტს" 1950 წლიდან 1984 წლამდე.

1950 წლიდან ინსტიტუტი ქმნის ელექტროენერგიის გამომუშავების სისტემებს ბერკუტის პროექტისთვის. პროექტის არსი იყო მოსკოვისთვის სარაკეტო თავდაცვის სისტემის შექმნა საზენიტო რაკეტების გამოყენებით. ნ.ს. ლიდორენკო დაიბარეს მინისტრთა საბჭოსთან არსებულ მესამე მთავარ დირექტორატში და სთხოვეს ამ თემაზე მუშაობა, რომელიც იმ დროს საიდუმლო იყო. საჭირო იყო საზენიტო იარაღისა და თავად რაკეტის ფრენის დროს ელექტროენერგიის მიწოდების სისტემის შექმნა. რაკეტაში ჩვეულებრივი მჟავა ელექტროლიტების საფუძველზე წარმოქმნილი მოწყობილობების გამოყენება შეუძლებელი იყო. ნ.ს. ლიდორენკომ დაავალა დენის წყაროების განვითარება მარილის (არა წყლის შემცველი) ელექტროლიტებით. მარილი, როგორც ელექტროლიტი, შეფუთული იყო მშრალ ფორმაში. რაკეტის გაშვების დროს, ბატარეის შიგნით ჩასხმა საჭირო მომენტში ამოქმედდა, სიცხემ მარილი დაადნო და მხოლოდ ამის შემდეგ წარმოიქმნა ელექტრული დენი. ეს პრინციპი გამოიყენებოდა S-25 სისტემაში.

1950 წელს ნ.ს. ლიდორენკოს დაუკავშირდა სერგეი პავლოვიჩ კოროლევი, რომელიც მუშაობდა რაკეტაზე R-2. მრავალსაფეხურიანი რაკეტის ფრენა რთულად იქცევა ტექნოლოგიური პროცესი. გუნდის ხელმძღვანელობით ნ.ს. ლიდორენკოს, ავტონომიური ელექტრომომარაგების სისტემები შეიქმნა R-2 რაკეტისთვის და შემდგომში შემდეგი თაობის R-5 რაკეტისთვის. საჭირო იყო მაღალი სიმძლავრის ელექტრომომარაგება: საჭირო იყო ენერგიის მიწოდება არა მხოლოდ თავად რაკეტის ელექტრული წრეებისთვის, არამედ ბირთვული მუხტებისთვის. ამ მიზნებისათვის უნდა გამოეყენებინათ თერმული ბატარეები.

1955 წლის სექტემბერში დაიწყო K-3 Leninsky Komsomol ატომური წყალქვეშა ნავის მშენებლობა. ეს იყო იძულებითი პასუხი ამერიკული ატომური წყალქვეშა ნავის ნაუტილუსის ექსპლუატაციაში 1955 წლის იანვარში. ბატარეები ერთ-ერთი ყველაზე დაუცველი რგოლი აღმოჩნდა. როგორც ამჟამინდელი ნ.ს. ლიდორენკომ შესთავაზა ელემენტების გამოყენება ვერცხლისა და თუთიის საფუძველზე. ბატარეის ენერგეტიკული სიმძლავრე გაიზარდა 5-ჯერ, ასე რომ მოწყობილობებს შეეძლოთ მიეწოდებინათ დაახლოებით 40000 ამპერი/სთ, სხივში 1 მილიონი ჯოული. ორი წლის შემდეგ, ლენინსკის კომსომოლი საბრძოლო მოვალეობის შესრულებაზე წავიდა. აჩვენეს ნ.ს.-ს ხელმძღვანელობით შექმნილთა საიმედოობა და ეფექტურობა. ლიდორენკოს ბატარეის მოწყობილობები, რომლებიც აღმოჩნდა 3-ჯერ უფრო ძლიერი ვიდრე მათი ამერიკელი კოლეგა.

შემდეგი ეტაპი ნ.ს. ლიდორენკო ამუშავებდა ელექტრო ბატარეებს ტორპედოსთვის. სირთულე იყო დამოუკიდებელი ენერგიის წყაროების საჭიროება მცირე მოცულობით, მაგრამ ის წარმატებით დაიძლია.

განსაკუთრებული ადგილი უკავია მუშაობას ცნობილი კოროლევის "შვიდის" - R-7 რაკეტის შექმნაზე. რაკეტებზე ფართომასშტაბიანი სამუშაოების განხორციელების საწყისი წერტილი იყო სსრკ მინისტრთა საბჭოს 1946 წლის 13 მაისის დადგენილება, რომელსაც ხელი მოაწერა ი.ვ. სტალინი. დღესდღეობით ზოგიერთი ჟურნალისტი ტენდენციურად ცდილობს ახსნას ის ყურადღება, რომელიც ჩვენი ქვეყნის ხელმძღვანელობამ კოსმოსურ პროექტებს აქცევს, უპირველეს ყოვლისა, სამხედრო ინტერესებით. ეს შორს არის სინამდვილისგან, რასაც მოწმობს იმდროინდელი არსებული დოკუმენტური მასალები. თუმცა, რა თქმა უნდა, იყო გამონაკლისებიც. ასე რომ, ნ.ს. ხრუშჩოვმა რამდენჯერმე უნდობლობით წაიკითხა S.P.-ის მემორანდუმი. კოროლევი, მაგრამ იძულებული გახდა პრობლემა სერიოზულად მიეღო მხოლოდ მას შემდეგ, რაც სუკ-ის თავმჯდომარემ შეატყობინა წარუმატებელი გაშვების შესახებ. ამერიკული რაკეტა"წითელი ქვა", საიდანაც მოჰყვა, რომ ამერიკულ მანქანას შეეძლო ორბიტაზე გაეტანა დაახლოებით ფორთოხლის ზომის თანამგზავრი. მაგრამ თავად კოროლევისთვის გაცილებით მნიშვნელოვანი იყო, რომ R-7 რაკეტას შეეძლო კოსმოსში ფრენა.

1957 წლის 4 ოქტომბერს მსოფლიოში პირველი ხელოვნური დედამიწის თანამგზავრი წარმატებით გაუშვეს. თანამგზავრის ავტონომიური ელექტრომომარაგების სისტემა შეიმუშავა N.S. ლიდორენკო.

მეორე საბჭოთა თანამგზავრი გაუშვა ძაღლი ლაიკა ბორტზე. ნ.ს.-ს ხელმძღვანელობით შექმნილი სისტემები. ლიდორენკომ სატელიტზე სასიცოცხლო ფუნქციები უზრუნველყო სხვადასხვა დანიშნულებისა და დიზაინის სხვადასხვა მიმდინარე წყაროებით.

ამ პერიოდში ნ.ს. ლიდორენკომ გაიგო იმ დროს ახალი, გაუთავებელი ენერგიის წყაროს - მზის სინათლის გამოყენების შესაძლებლობა. მზის ენერგია ელექტრულ ენერგიად გარდაიქმნა სილიციუმის ნახევარგამტარებზე დაფუძნებული ფოტოელემენტების გამოყენებით. ამ დროს დასრულდა ფიზიკაში ფუნდამენტური სამუშაოების ციკლი და აღმოაჩინეს ფოტოცელტები (ფოტოკონვერტერები), რომლებიც მუშაობდნენ მზის ფოტონის გამოსხივების გადაქცევის პრინციპზე.

სწორედ ეს წყარო - მზის პანელები - იყო ენერგიის მთავარი და თითქმის გაუთავებელი წყარო მესამე საბჭოთა ხელოვნური დედამიწის თანამგზავრისთვის - ავტომატური ორბიტალური სამეცნიერო ლაბორატორიისთვის, რომელიც იწონიდა დაახლოებით ერთნახევარ ტონას.

კოსმოსში ადამიანის პირველი გაფრენისთვის მზადება დაიწყო. უძილო ღამეები, მრავალსაათიანი შრომა... ახლა კი დადგა ეს დღე. იხსენებს ნ.ს. ლიდორენკო: „გაგარინის გაშვებამდე სულ რაღაც ერთი დღით ადრე, მთავარ დიზაინერთა საბჭოში, საკითხი წყდება... ისინი ჩუმად არიან. კოროლევი: „აბა, კიდევ, რა აზრის ხართ?“ ისევ დუმს მაყურებელი. „მაშ. თანხმობის ნიშნად ვღებულობ შარდვას.” ხელს აწერს კოროლევი და ყველანი თორმეტ ხელმოწერას ვაწერთ ზურგზე და გაგარინი მიფრინავს...”

გაგარინის გაფრენამდე ერთი თვით ადრე - 1961 წლის 4 მარტი - ისტორიაში პირველად, სტრატეგიული რაკეტის ქობინი ჩაეჭრა. ფუნდამენტურად ახალი ტიპის აღჭურვილობის - V-1000 რაკეტსაწინააღმდეგო რაკეტის ენერგიის წყარო იყო კვანტ ასოციაციის მიერ შექმნილი ბატარეა.

1961 წელს ასევე დაიწყო მუშაობა Zenit-ის კლასის კოსმოსური ხომალდის შექმნაზე - რთული ერთი ენერგეტიკული სისტემებით დიდი ბლოკებიდან, რომელიც მოიცავდა 20-დან 50 ბატარეას.

1961 წლის 12 აპრილის მოვლენის საპასუხოდ, აშშ-ს პრეზიდენტმა ჯონ კენედიმ თქვა: "რუსებმა გახსნეს ეს ათწლეული. ჩვენ დავხურავთ მას". მან გამოაცხადა მთვარეზე კაცის გაგზავნის განზრახვა.

შეერთებულმა შტატებმა სერიოზულად დაიწყო ფიქრი კოსმოსში იარაღის განთავსებაზე. 60-იანი წლების დასაწყისში ამერიკელმა სამხედროებმა და პოლიტიკოსებმა დაგეგმეს მთვარის მილიტარიზაცია - იდეალური ადგილი სამეთაურო პუნქტისა და სამხედრო სარაკეტო ბაზისთვის. აშშ-ს საჰაერო ძალების მეთაურის სტენლი გარდნერის სიტყვებიდან: ”ორ-სამ ათწლეულში მთვარე, თავისი ეკონომიკური, ტექნიკური და სამხედრო მნიშვნელობით, ჩვენს თვალში არანაკლებ ღირებული იქნება, ვიდრე დედამიწის ზოგიერთ საკვანძო ზონას. რომლის მფლობელობაშიც მოხდა ძირითადი სამხედრო შეტაკებები.“ .

ფიზიკოსმა ჟ.ალფეროვმა ჩაატარა კვლევების სერია ჰეტეროსტრუქტურული ნახევარგამტარების - ადამიანის მიერ შექმნილი კრისტალების თვისებების შესახებ, რომლებიც წარმოიქმნება სხვადასხვა კომპონენტის ერთ ატომურ შრეში ფენა-ფენად დალექვით.

ნ.ს. ლიდორენკომ გადაწყვიტა დაუყოვნებლივ დაენერგა ეს თეორია ფართომასშტაბიან ექსპერიმენტსა და ტექნიკაში. საბჭოთა ავტომატურ კოსმოსურ ხომალდზე - ლუნოხოდზე - პირველად მსოფლიოში დამონტაჟდა მზის ბატარეები, რომლებიც მუშაობდნენ გალიუმის არსენიდზე და შეეძლოთ გაუძლო. მაღალი ტემპერატურა 140-150 გრადუს ცელსიუსზე მეტი. აკუმულატორები დამონტაჟდა ლუნოხოდის დაკიდებულ სახურავზე. 1970 წლის 17 ნოემბერს, მოსკოვის დროით 7:20 საათზე, ლუნოხოდ-1 შეეხო მთვარის ზედაპირს. ფრენების მართვის ცენტრიდან მიღებული იქნა ბრძანება მზის პანელების ჩართვის შესახებ. დიდი ხნის განმავლობაში მზის პანელებისგან პასუხი არ იყო, მაგრამ შემდეგ სიგნალი გავიდა და მზის პანელები შესანიშნავად მუშაობდნენ მოწყობილობის მთელი მუშაობის განმავლობაში. პირველ დღეს ლუნოხოდმა გაიარა 197 მეტრი, მეორეზე - უკვე კილომეტრნახევარი... 4 თვის შემდეგ, 12 აპრილს გაჩნდა სირთულეები: ლუნოხოდმა კრატერში ჩავარდა... ბოლოს სარისკო. მიღებულ იქნა გადაწყვეტილება - დავხუროთ სახურავი მზის ბატარეით და ბრმად ვიბრძოლოთ უკან. მაგრამ რისკმა გაამართლა.

დაახლოებით ამავე დროს, Kvant-ის გუნდმა გადაჭრა გაზრდილი საიმედოობის ზუსტი თერმორეგულაციის სისტემის შექმნის პრობლემა, რამაც დაუშვა ოთახის ტემპერატურის გადახრები არაუმეტეს 0,05 გრადუსით. ინსტალაცია წარმატებით მუშაობს V.I.-ის მავზოლეუმში. ლენინი 40 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. აღმოჩნდა, რომ იგი მოთხოვნადი იყო არაერთ სხვა ქვეყანაში.

ყველაზე მნიშვნელოვანი ეტაპი ნ.ს.-ის საქმიანობაში. ლიდორენკომ შექმნა ელექტრომომარაგების სისტემები პილოტირებული ორბიტალური სადგურებისთვის. 1973 წელს, ამ სადგურებიდან პირველი, სალიუტის სადგური, მზის პანელების უზარმაზარი ფრთებით, ორბიტაზე გავიდა. ეს იყო კვანტის სპეციალისტების მნიშვნელოვანი ტექნიკური მიღწევა. მზის უჯრედები შედგებოდა გალიუმის არსენიდის პანელებისგან. დედამიწის მზისგან განათებულ მხარეზე სადგურის მუშაობისას ჭარბი ელექტროენერგია გადადიოდა ელექტრო ბატარეებზე და ეს სქემა უზრუნველყოფდა კოსმოსურ ხომალდს პრაქტიკულად ამოუწურავი ენერგიის მიწოდებას.

წარმატებული და ეფექტური მუშაობამზის პანელებმა და ელექტრომომარაგების სისტემებმა სალიუტის, მირის სადგურებზე და სხვა კოსმოსურ ხომალდებზე მათი გამოყენების საფუძველზე დაადასტურა კოსმოსური ენერგიის განვითარების სტრატეგიის სისწორე, რომელიც შემოთავაზებულია N.S. ლიდორენკო.

1982 წელს სამეცნიერო-საწარმოო საწარმო „კვანტის“ გუნდს კოსმოსური ენერგეტიკული სისტემების შექმნისთვის დაჯილდოვდა ლენინის ორდენი.

შექმნილია Kvant გუნდის მიერ, რომელსაც ხელმძღვანელობს ნ. ლიდორენკო, ელექტროენერგიის მიწოდებას ჩვენი ქვეყნის თითქმის ყველა სამხედრო და კოსმოსური სისტემა. ამ გუნდის განვითარებას შინაური იარაღის სისხლის მიმოქცევის სისტემას უწოდებენ.

1984 წელს ნიკოლაი სტეპანოვიჩმა დატოვა NPO Kvant-ის მთავარი დიზაინერის პოსტი. მან დატოვა აყვავებული საწარმო, რომელსაც ეწოდა "ლიდორენკოს იმპერია".

ნ.ს. ლიდორენკომ გადაწყვიტა ფუნდამენტურ მეცნიერებაში დაბრუნება. როგორც ერთ-ერთ მიმართულებას, მან გადაწყვიტა გამოიყენოს თავისი ახალი მეთოდი ენერგიის გარდაქმნის პრობლემის მიმართ. ამოსავალი იყო ის ფაქტი, რომ კაცობრიობამ ისწავლა გამომუშავებული ენერგიის მხოლოდ 40%-ის გამოყენება. არსებობს ახალი მიდგომები, რომლებიც ზრდის ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრიის ეფექტურობის 50%-ით ან მეტით გაზრდის იმედს. ნ.ს.-ის ერთ-ერთი მთავარი იდეა. ლიდორენკო არის ენერგიის ახალი ფუნდამენტური ელემენტარული წყაროების ძიების შესაძლებლობა და აუცილებლობა.

მასალის წყაროები: მასალა შედგენილია მანამდე არაერთხელ გამოქვეყნებული ბეჭდვითი მონაცემების საფუძველზე, ასევე ფილმის „ხაფანგი მზისთვის“ (რეჟისორი ა. ვორობიოვი, ეთერში 1996 წლის 19 აპრილს)

მზის პანელების და კოსმოსური ხომალდების ენერგომომარაგების სისტემების წარმატებული და ეფექტური ფუნქციონირება მათ გამოყენებაზე დაყრდნობით არის ნ.ს.-ს მიერ შემოთავაზებული კოსმოსური ენერგიის განვითარების სტრატეგიის სისწორის დასტური. ლიდორენკო.