Энергия в простом гармоническом осцилляторе

ЛЭП без проводов

Ну хорошо, тем или иным путем мы сумеем производить на СКЭС миллионы киловатт-часов электроэнергии. А что с ней делать дальше? Как передать ее на Землю? Не по проводам же!


Есть два способа беспроводной передачи больших мощностей на далекие расстояния: посредством лазерного луча либо сверхвысокочастотного излучения (СВЧ). Наиболее реален среди них, пожалуй, второй.

В последние годы исследуется возможность промышленной трансляции по СВЧ-каналам больших количеств электроэнергии (первые идеи здесь принадлежат выдающемуся физику, лауреату Нобелевской премии академику П. Л. Капице). Этот способ сулит огромные выгоды: электричество можно будет перекачивать по волноводам — трубам, проложенным под землей, подобно нефте- и газопроводам. Но это в земных условиях.

А для передачи электричества из космоса и трубы не понадобятся. СВЧ-луч длиной в десятки тысяч километров соединит СКЭС с планетой, и не будут помехой ему ни космический холод, ни толща атмосферы, ни грозовые тучи. На Земле чаша приемной антенны диаметром в несколько километров примет СВЧ-излучение, преобразует его в обычный постоянный или переменный ток и передаст потребителям.

Фантастика? Вовсе нет — грандиозный проект, базирующийся на реальной почве расчетов и экспериментов, на достижениях космической техники.

Грандиозность масштабов проекта характеризуют, например, такие цифры. Вес (правильнее говорить «масса», ибо какой же вес в условиях невесомости!) оборудования СКЭС мощностью 10 миллионов киловатт на фотоэлектрических батареях составит около 35 тысяч тонн, а СКЭС с турбогенераторами — более 100 тысяч тонн. По-видимому, сборку станции целесообразно производить на околоземной орбите, используя для переброски грузов беспилотные транспортные корабли. Специальные роботы- манипуляторы смонтируют однотипные узлы, например фермы для фотоэлектрических батарей или концентраторов солнечного излучения, а космоинженерам и механикам предстоит собирать и испытывать более сложные комплексы.

Смонтированную установку нужно затем перевести на стационарную орбиту. Включатся сотни двигателей, размещенных по всей площади станции, и она начнет медленный (чтобы перегрузки не вызывали поломок или значительных деформации) космический рейс.

Подсобные двигатели понадобятся и на стационарной орбите — постоянно ориентировать батареи на Солнце, компенсировать смещения, вызванные действием «солнечного ветра» или реакцией отдачи при трансляции СВЧ-излучения, и обеспечивать строгую ориентацию станции относительно приемной антенны на Земле.

Разумеется, предстоит решить еще множество проблем. Но все они носят скорее технический, нежели принципиальный характер. Зато какие богатые перспективы сулят СКЭС! Подсчитано, что шесть станций смогли бы удовлетворить потребности в электроэнергии такой страны, как Япония.

СКЭС

Представим себе космическую станцию на расстоянии 35 800 километров от Земли — на так называемой геостационарной орбите. Период обращения такой станции равен двадцати четырем часам. Станция будет вращаться синхронно с планетой и как бы повиснет над одной точкой ее поверхности. Геостационарные, или синхронные, орбиты уже освоены: на них находятся трансляционные спутники связи.

Если такая орбита наклонена на 23,5° относительно плоскости эклиптики, то более 99 процентов времени станция освещается солнечными лучами. Только иногда, в дни весеннего и осеннего равноденствия, падет на нее ненадолго земная тень. Каждый квадратный метр фотоэлектрических батарей будет получать от Солнца около 1.5 киловатта и примерно десятую часть удастся преобразовать в электричество. Ничто не мешает раскинуть плантации батарей на километры и снимать урожай в миллионы киловатт. Солнечная космическая электростанция (СКЭС) с двумя «крыльями» размером 6 на 5 километров каждое сможет давать 5 миллионов киловатт электроэнергии.

Есть и другой способ преобразования солнечной энергии в электрическую. Гигантскими зеркалами солнечные лучи можно собирать, концентрировать в мощные потоки и использовать для превращения жидкости в пар. А затем пар работает привычным нам образом — вращает турбину, с которой связан электрический генератор.

Хорошо освоенный в земных условиях турботепловой метод – и в этом его достоинство — еще не апробирован в космосе, но прикидочные расчеты показывают, что с его помощью можно получить на одной космической электростанции 10 миллионов киловатт.

Можно обойтись и без вращающихся турбин, если воспользоваться магнитогидродинамическим генератором, который позволяет непосредственно преобразовывать тепловую энергию в электрическую.

Хронология развития космической энергетики

1968 : Питер Глейзер представил идею больших солнечных спутниковых систем с солнечным коллектором размером в квадратную милю на высоте геостационарной орбиты (ГСО 36000 км над экватором), для сбора и преобразования энергии солнца в электромагнитный пучок СВЧ для передачи полезной энергии на большие антенны на Земле.

1970 : Министерство энергетики США и NASA рассмотрело проектирование и технико-экономических обоснование спутника Solar Power Satellite (SPS).

1973 : Питер Глейзер получил патент США номер 3781647 за его метод передачи мощности на большие расстояния (например, от спутника на поверхность Земли) с помощью микроволн от больших антенн на спутнике на ректенны на Земле.

1990 :»Исследовательским центром им. М. В. Келдыша» разработана концепция энергоснабжения Земли из космоса с использованием низких околоземных орбит. «Уже в 2020—2030 годы можно создать 10—30 космических электростанций, каждая из которых будет состоять из десяти космических энергомодулей. Планируемая суммарная мощность станций будет равна 1,5—4,5 ГВт, а суммарная мощность у потребителя на Земле — 0,75—2,25 ГВт». Далее планировалось к 2050—2100 годам довести количество станций до 800 единиц, а конечную мощность у потребителя до 960 ГВт. Однако на сегодняшний день неизвестно даже о создании рабочего проекта на основе этой концепции[источник не указан 3315 дней];

1994 : ВВС США проводят эксперимент с использованием расширенных Фотоэлектрических спутников запущенных на низкую орбиту Земли с помощью ракеты.

1995-1997 : NASA провело исследование космической солнечной энергии, её концепции и технологий.

1998 : Космическое агентство Японии начинает программу развития космической солнечной электрической системы, которая продолжается и по сей день.

1999 : Началась программа NASA космическая солнечная энергия.

2002 : Джон Манкинс NASA дал показания в палате представителей США, говоря: «Крупномасштабное солнечная спутниковая система является очень сложной интегрированной системой и требует многочисленных значительных достижений в области современных технологий. Был разработан технологический план, в котором определён алгоритм разработки всех необходимых технологий — в течение нескольких десятилетий.


2000 : Космическое агентство Японии объявило о планах провести дополнительные исследования и запуск экспериментального спутника с 10 киловатт и 1 МВт мощности.

2009 : Японское агентство аэрокосмических исследований объявило о своих планах вывести на орбиту спутник солнечной энергии, которые будут передавать энергию на Землю с помощью микроволн. Они надеются вывести первый прототип орбитального спутника к 2030 году.

2009 : Компания Solaren расположенная в Калифорнии (США) подписала договор с компанией PG&E о том, что последняя будет покупать энергию, которую Solaren произведет в космосе. Мощность будет составлять 200 МВт. По плану этой энергией будут питаться 250 000 домов. Реализация проекта планируется на 2016 год.

2010 : Компания Shimizu опубликовала статью, в которой рассказывается о возможностях создания гигантской лунной энергетической станции на существующих сегодня технологиях

2011 : Объявлено о проекте нескольких японских корпораций, который должен быть реализован на базе 40 спутников с прикрепленными солнечными батареями. Флагманом проекта должна стать корпорация Mitsubishi. Передача на землю будет осуществляться с применением электромагнитных волн, приёмником должно стать «зеркало» диаметром около 3 км, которое будет находиться в пустынном районе океана. По состоянию на 2011 год планируется запустить проект в 2012 году

2013 : Главное научное учреждение Роскосмоса — ЦНИИмаш выступил с инициативой создания российских космических солнечных электростанций (КСЭС) мощностью 1-10 ГВт с беспроводной передачей электроэнергии наземным потребителям

В ЦНИИмаше обращают внимание, что американские и японские разработчики пошли по пути использования СВЧ-излучения, которое сегодня представляется значительно менее эффективным, чем лазерное

В печати последние несколько десятилетий публикуются подробные изложения теории и расчёта ОЭС.

Проект ФГУП НПО им. Лавочкина предполагает использовать солнечные батареи и излучающие антенны на системе автономных спутников, управляемых по пилотному сигналу с Земли. Для антенны — использовать коротковолновой СВЧ-диапазон вплоть до миллиметровых радиоволн. Это даст возможность формировать в космосе узкие пучки при минимальных размерах генераторов и усилителей. Небольшие генераторы позволят и принимающие антенны сделать на порядок меньше

Как зарядить предмет энергией

Как известно, имя — это то, что выделяет объект среди подобных ему, является носителем индивидуальности, выражающим внутреннюю суть (правда, в наш век даже людям зачастую имена даются «с бухты-барахты», но, тем не менее, изначальная функция имени именно такова). Итак, если у вас есть предмет, который вы часто где-нибудь забываете и боитесь потерять окончательно (зонт, мобильник, перчатки), то вы можете… просто дать ему имя.

Очищение предметов от негативной энергии

В случае с обычными вещами можно брать любое имя — например то, которое первым придет в голову, или то, которое покажется достаточно оригинальным, чтобы его не забыть. Таким образом, зонт, к примеру, может превратиться в Ивана Иваныча, а мобильник — в Гэндальфа. Однако если речь идет о предмете, который, как вы чувствуете, имеет собственное сознание (это, к примеру, может быть камень или старинная вещь, «очеловечившаяся» в результате долгого общения с людьми, или — как ни странно — техника), то есть смысл узнать его имя у него самого. Или, если это вам не удалось, в качестве альтернативного варианта можно перечислять приходящие на ум имена до тех пор, пока предмет не откликнется на одно из них.

Вот увидите: после того, как вы дадите имя, скажем, своему зонту, и попользуетесь им в течение некоторого времени, обязательно почувствуете разницу. Вы уже не сможете относиться к нему так же, как к другим зонтам, и забывать его тоже не будете (а если и будете, то очень редко и ненадолго). Когда вы даете имя какому-либо предмету, у вас с ним устанавливается особая связь. В прошлом это было широко известно — вспомните хотя бы распространенный среди воинов обычай давать имена своим мечам.

Конечно, будет лишним наделять именами все вещи без разбора, а потом пытаться вспомнить, как зовут будильник, коврик у дверей или мясорубку. Просто относитесь к вещам… как к живым существам. Ведь они не только обладают собственной энергетикой, но и способны впитывать в себя энергию тех, кто ими пользуется, в результате чего оказываются способными реагировать на определенное к ним отношение.

Как заряжать вещи энергией

Вот небольшое упражнение, которое позволит очистить предмет от негативной энергии. Выберите два-три предмета из тех, которые находятся в квартире. Вот, допустим, письменный стол, а вот ваше любимое кресло. Просканируйте их (можете использовать для этого расширение ауры). В чем их энергетическое сходство? В чем различие? Можно для сравнения прочувствовать и предмет, который вам не очень по вкусу. Есть ли разница в ощущениях (помимо чисто сознательного «нравится — не нравится»)? Осознайте, что квартира не просто заставлена бездушными вещами — все они являются частью энергетического окружения, и, в некотором смысле, продолжением вашего «Я».

Помимо того, что одушевление вещей продлит срок их службы и сделает их использование более приятным, у этого подхода есть еще такое применение: вы можете договориться о чем-либо с предметом. Например, забарахлившую вдруг машину вполне можно уговорить дотянуть до ближайшего автосервиса, а подтекающий кран — вести себя прилично на время вашей командировки.


Правда, полноценного ремонта это не заменит, зато поможет избежать множества неприятных ситуаций. Для неподготовленного читателя звучит, наверное, диковато, но факт остается фактом: чем чаще мы обращаемся к вещам как к одушевленным, чем больше энергии вкладываем в них, тем больше они очеловечиваются и начинают отвечать взаимностью. Ведь любое общение происходит, прежде всего, на энергетическом уровне. (Кстати, в основе создания амулетов также лежит принцип наделения предмета энергией с закладыванием определенных свойств, которые он должен иметь.) В общем, вещами нужно не только обладать, но и дружить с ними: так будет и пользы больше, и удовольствия — для обеих сторон.

Информация: истинная основа Вселенной

Прежде всего, разберемся – что такое информация, и какова ее роль в Мироздании?

И здесь скрывается один из главных парадоксов нашего мира: материя просто не может существовать при отсутствии информации, этой совершенно «нематериальной» субстанции! Ведь любой объект, процесс или явление обладают определенными свойствами. Эти свойства характеризуют такой процесс или объект, «проявляют» его в нашем мире.

Например, каждая снежинка из триллиона обладает собственной, неповторимой формой. Для каждой снежинки имеется уникальная информация, описывающая эту снежинку и ее неповторимый набор характеристик. Можно назвать такой набор «информационная матрица». Снежинка рождает эту матрицу самим фактом своего существования, и «транслирует» ее в окружающий мир.

Если такой матрицы нет – значит, распознать снежинку невозможно. О ней никому не известно, она не проявлена. Ее попросту не существует в нашем мире.

Когда у тебя имеются характеристики чего-то, то можно сказать, что ты обладаешь знанием об этом. И чем полнее и точнее характеристики – тем больше это знание. Причем, такое знание – это характеристика, описание чего-либо, но не это «что-то».

Снежинка не может существовать без своей информационной матрицы, а вот матрица может существовать без снежинки. Можно обладать полным и всеобъемлющим знанием о процессе плавания, при этом никогда не входя в воду.

Все, что мы наблюдаем вокруг, существует не само по себе, а имеет глубинную истинную основу – . Именно так описывает мироздание – современная научная теория, являющаяся одной из интерпретаций квантовой механики. При этом, ключевые положения теории декогеренции основаны на

Это – мир Безграничных Потенциальных Возможностей. Из этого Безграничного Потенциала возникает наш мир, используя механизм декогеренции, то есть «материализации» реальности в результате информационного обмена.

Если вкратце описывать теорию декогеренции, то возникновение реальности похоже на детскую сказку «Про Козленка, который умел считать до десяти». До тех пор, пока Козленок (выступающий в качестве «наблюдателя») не подсчитает пассажиров – корабль тонет. Он тонет, потому что отсутствует нужная информация! Как только произведен подсчет животных, и выясняется, что с грузоподъемностью все в порядке — корабль перестает тонуть. Приблизительно так же информационный обмен проявляет материальные объекты в нашем мире.

Подробнее о том, каким образом информация формирует нашу реальность, читай

При этом, из Абсолюта возникает не только видимая нами «физическая» Вселенная, но и иные уровни Мироздания. Иерархия уровней, которые называются «тонкие миры» или «тонкие планы». Эта иерархия

Лунный пояс[править | править код]

Проект космической энергетики представленный компанией Shimizu в 2010 году. По задумке японских инженеров это должен быть пояс из солнечных батарей протянутый по всему экватору Луны (11 тыс. километров) и шириной 400 километров.

Солнечные панелиправить | править код

Так как производство и транспортировка такого количества солнечных батарей с земли не представляется возможным, то по замыслу ученых солнечные элементы должны будут производиться прямо на Луне. Для этого можно использовать лунный грунт из которого можно делать солнечные батареи.

Передача энергииправить | править код

Энергия с этого пояса будет передаваться радиоволнами с помощью громадных 20 километровых антенн и приниматься ректеннами здесь, на Земле. Второй способ передачи который может использоваться это передача световым лучом с помощью лазеров и прием свето-уловителем на земле.

Преимущества системыправить | править код


Так как на Луне нет атмосферы и погодных явлений, энергию можно будет вырабатывать почти круглосуточно и с большим коэффициентом эффективности.

Дэвид Крисуэлл предположил, что Луна является оптимальным местом для солнечных электростанций. Основное преимущество размещения солнечных коллекторов энергии на Луне в том, что большая часть солнечных батарей может быть построена из местных материалов, вместо земных ресурсов, что значительно снижает массу и, следовательно, расходы по сравнению с другими вариантами космических солнечных электростанций.

Термины

  • Потенциал – кривая, характеризующая ситуацию, где отличие в потенциальных энергиях в двух позиция зависит исключительно от положения.
  • Сила Кулона – электростатическая сила, установленная между двумя зарядами.

Что же такое и чему равна потенциальная энергия? Потенциальную энергию часто связывают с восстановительными силами, вроде гравитации или пружинки. Поднятие массы или растягивание пружины выполняется применением внешней силы, функционирующей против силового поля потенциала. Если внешнюю силу убрать, то силовое поле влияет на объект при его смещении в начальное положение. Это сокращает растяжение пружины или приводит к падению тела. Получается, что потенциальная энергия отображает различие между энергией объекта в теперешнем положении и исходном.

Здесь энергия трансформируется из потенциальной в руке стреляющего в потенциальную в изогнутых конечностях лука, когда тетива отводится назад. Как только она отпущена, энергия возвращается в струну и ставится кинетической в стреле, чтобы обеспечить ей полет

Если на работу не влияет дистанция, то ее вычисляют по начальной и конечной точке. То есть, мы сталкиваемся с функцией U(x) – потенциал, характеризующийся двумя точками: x (t = t1) и x(t2). Ее обозначают отрицательным знаком, так как положительная работа знаменуют уменьшение потенциала:

Спутник для выработки энергии[править | править код]

Схематическое изображение, показывающие разницу в количестве лучей, попадающих на земную солнечную станцию (слева) и на космическую (справа)

История идеиправить | править код

Изначально идея появилась в 1970-х годах. Появление такого проекта было связано с энергетическим кризисом. В связи с этим правительство США выделило 20 миллионов долларов космическому агентству NASA и компании Boeing для расчёта целесообразности проекта гигантского спутника SPS (Solar Power Satellite).

После всех расчётов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы 5000 мегаватт энергии, после передачи на землю оставалось бы 2000 мегаватт. Чтобы понять много это или нет, стоит сравнить эту мощность с Красноярской ГЭС, мощность которой составляет 6000 мегаватт. Но примерная стоимость такого проекта 1 триллион долларов, что и послужило причиной закрытия программы.

Схема технологииправить | править код

Система предполагает наличие аппарата-излучателя, находящегося на геостационарной орбите. Предполагается преобразовывать солнечную энергию в форму, удобную для передачи (СВЧ, лазерное излучение), и передавать на поверхность в «концентрированном» виде. В этом случае на поверхности необходимо наличие «приёмника», воспринимающего эту энергию.

Космический спутник по сбору солнечной энергии по существу состоит из трех частей:

  • средства сбора солнечной энергии в космическом пространстве, например, через солнечные батареи или тепловой двигатель Стирлинга;
  • средства передачи энергии на землю, например, через СВЧ или лазер;
  • средства получения энергии на земле, например, через ректенны.

Космический аппарат будет находиться на ГСО и ему не нужно поддерживать себя против силы тяжести. Он также не нуждается в защите от наземного ветра или погоды, но будет иметь дело с космическими опасностями, такими как микрометеориты и солнечные бури.

Актуальность в наши дниправить | править код

Так как за 40 лет со времени появления идеи солнечные батареи сильно упали в цене и увеличились в производительности, а грузы на орбиту стало доставлять дешевле, в 2007 году «Национальное космическое общество» США представило доклад в котором говорит о перспективах развития космической энергетики в наши дни.

Преимущества системыправить | править код

  • Высокая эффективность из-за того, что нет атмосферы, выработка энергии не зависит от погоды и времени года.
  • Практически полное отсутствие перерывов так как кольцевая система спутников, опоясывающая Землю, в любой момент времени будет иметь хотя бы один, освещаемый Солнцем.

С этим читают