Человечество давно мечтает об освоении космоса. Но можно и нужно ли стремиться на Марс, использовать поверхность Луны в промышленных целях?
Об опасности, которую таит в себе безвоздушное пространство, и технологиях, способных спасти население Земли от энергетического кризиса, «Свидетелю» рассказал заместитель директора по науке Института физики полупроводников СО РАН, доктор физико-математических наук, профессор Олег Пчеляков.
Без космических станций и спутников нашу жизнь сегодня представить сложно. Не только специалистам — например, метеорологам или МЧС, но и рядовым пользователям современных средств связи. Учёные, в том числе новосибирские, уже не первое десятилетие разрабатывают технологии для станций и спутников в космосе. Одна из них – это создание солнечных элементов высокой эффективности, поясняет Олег Пчеляков.
Олег Пчеляков на фоне солнечных батарей в крупнейшем научно-промышленном парке Тайваня – Хсинчу.
– Сейчас это направление стало особенно актуальным. Мы очень отстали от западных стран в сфере микроэлектроники, а потому поставили себе задачу обогнать, не догоняя. Нужно найти свой собственный путь, провести оригинальные исследования и получить оригинальные результаты, необходимые всему человечеству. И в первую очередь — необходимые России, – говорит профессор Пчеляков. Он приводит пример:
– В космос запущено около 30 спутников ГЛОНАСС, изготовленных в Красноярском крае корпорацией «ИСС», которую называют «месторождением спутников»: именно там делается 80% российских искусственных космических тел. И вся эта флотилия по большей части питается электричеством от американских солнечных батарей. Сегодня площадь таких батарей, установленных на Международной космической станции, равна площади футбольного поля. В условиях эмбарго, когда Штаты полностью закрыли доступ к своим технологиям, правительство России поставило задачу заменить все элементы солнечных батарей на отечественные.
Помимо нужд космических летательных аппаратов, всё острее стоит проблема энергоснабжения на Земле. До сих пор каждый третий человек в мире (это более двух миллиардов землян!) живёт без электричества. Задача создания технологий извлечения энергии из возобновляемых источников (в том числе солнечной) также решаема для наших учёных.
– Недалеко время, когда запасы углеводородов окажутся истощены, – объясняет Олег Петрович. – Нужно сделать так, чтобы стоимость электроэнергии, полученной от солнечных лучей, стала сравнимой или даже меньшей, чем стоимость энергии, полученной от сжигания углеводородов. По экспертным оценкам, этого мы достигнем примерно через 15 лет. И это будет революция! Мы перестанем сжигать, вредя окружающей среде, углеводороды, из которых можно добывать много полезных веществ для химии и создания новых материалов.
Прогресс в разработке солнечных элементов идёт каждый день. Среди лидеров — Испания, Германия, Тайвань, Гонконг. В России тоже есть места, богатые солнечным светом. Как ни странно, это, например, Якутск: летом солнце там практически не заходит за горизонт и даёт свет круглосуточно. В северных районах всегда было трудно проводить линии электропередач, а электричество там очень нужно, особенно для многочисленных мест разведки природных ископаемых.
Отсюда вытекает ещё одна задача, которая поставлена перед Институтом физики полупроводников: снабжение труднодоступных мест электроэнергией, добытой в космосе. Там особенно ярко светит солнце, нет облаков и атмосферы. Самая сложная проблема — транспортировка полученной энергии. Её нужно накапливать в эффективных аккумуляторных устройствах, установленных на спутниках, а затем передавать по лазерному или микроволновому лучу на Землю.
– Конечно, это готовое оружие массового поражения, – предупреждает учёный, – поэтому лучи должны быть расфокусированы. На Земле их станут принимать поля солнечных батарей и преобразовывать в электричество. Такие поля могут быть размещены где угодно: в пустыне или в районах вечной мерзлоты.
Отдельный вопрос – использование Луны. Она поворачивается к Солнцу разными сторонами, и там, где наступает ночь, можно установить конструкции под поверхностью либо какие-то корпуса, защищённые от радиации. У нашего Института – пока, правда, на уровне договорённостей – есть совместный проект с Хьюстонским институтом в США о создании на Луне заводов по производству электроэнергии. Интерес к проекту проявляют также Казахстан, Китай и Индия. Но нужно понимать, что институты – это не производственные площадки, мы не можем выпускать серийную продукцию. Хорошо, что в России есть два крупных предприятия — в Москве и Краснодаре, с которыми установлены договорённости о запуске производства.
К слову, сделанные там для станции «Мир» солнечные батареи проработали в космосе 14 лет. После того, как станцию затопили, мы сравнили их эффективность с теми, что всё это время работали на Земле. Оказалось, что первые даже эффективнее!
Сейчас государственная программа по разработке и производству отечественных солнечных батарей находится на рассмотрении правительства страны. Если её поддержат, работы будет очень много, – описывает перспективы Олег Пчеляков.
Полёт в одну сторону
На вопрос, зачем ещё человеку осваивать космос с практической точки зрения, и насколько реальны полёты землян на дальние планеты, профессор Пчеляков с сожалением говорит, что человечество до сих пор не сняло розовых очков.
– Конечно, будущее всех электронных технологий — в их выносе в космическое пространство. Каждое рабочее место там породит сотни, тысячи рабочих мест на Земле, – не сомневается он. – Однако мечты о заселении других планет сегодня не имеют под собой реальной основы.
– Американцы выделяют огромные средства на изучение и освоение Луны и Марса. На спутнике Земли хотят сделать промежуточную базу для полётов на «красную планету», составляют списки участников, но… их заранее извещают о том, что это будет полёт в одну сторону. Увы, многие эксперты, и я в том числе, считают, что космос и человек несовместимы. Мы стоим ещё в самом начале пути его освоения, – утверждает учёный.
По его словам, пока несокрушимым препятствием для преодоления космических пространств и полётов на другие планеты является солнечное излучение: эти очень жёсткие, в том числе рентгеновские, лучи, воздействуя на живые существа, приводят к их гибели.
– Разрушительное воздействие радиации слабо сказывается при кратковременных посещениях космоса. Но пока что просто не существует материала, который мог бы защитить капсулу летательного аппарата и при этом не был бы таким тяжёлым, как свинец. Да, ведутся разработки, учёные пытаются использовать пластики, которые задерживают рентгеновские лучи, но при этом … сами разлагаются. А лететь до Марса нужно месяцы.
– Но вот освоение ближайшего космоса — до 500 километров, где мы защищены радиационным поясами Земли, вполне реально, – обнадёживает Олег Петрович. – Ионизированные частицы, которые скапливаются в магнитном поле Земли, рассеивают рентгеновские лучи и спасают планету от избыточной радиации. Хотя корпус космической станции очень тонкий, как у самолёта, его достаточно, чтобы защитить людей на такой высоте.
Справка
Предназначение системы ГЛОНАСС – глобальное безвозмездное навигационно-временное обеспечение пользователей.
GPS мониторинг предоставляет уникальные инструменты для слежения и определения местонахождения и других параметров. Их используют в самых разных сферах социальной жизни:
- научные исследования,
- прогноз погоды,
- охрана правопорядка и защита граждан,
- персональная безопасность,
- работа школьного и общественного транспорта, медицинских и пожарных служб.
Фото из архива Олега ПЧЕЛЯКОВА и открытых источников
