Как сделать искусственное солнце дома

Обновлено: 04.07.2024

На миллионные доли секунды - давно умеют. Водородная бомба. Постоянно и понемногу тоже давно умеют. В установках для управляемого термоядерного синтеза, например, типа токамаков. Проблема в том, что на Солнце участвующую в термоядерной реакции плазму удерживает сильное гравитационное поле Солнца, а нам приходится удерживать ее магнитным полем или использовать поджиг крошечных кусочков плазмы лучами лазеров, на что пока уходит больше энергии, чем получается. Впрочем, первый термоядерный опытно-промышленный реактор ИТЭР сейчас уже строится во Франции, но экономически конкурентоспособными такие реакторы будут еще не скоро.
А плохонькую термоядерную реакцию может и 13-14-летний школьник осуществить, такие установки собирали американские и английские школьники, только в таких ничтожных масштабах, что от нее даже как от карманного фонарика ни света ни тепла не будет.

Пытаются уже давно, но не получается. Строили токамаки, сейчас ИТЕР пытаются сделать. Не выходит каменный цветок.
Свет от него особо никому не нужен, а вот энергию - неплохо бы.

Уже создали. Кратковременно, пример - водородная бомба. А более долговременно плазму зажигали в Токамаках.

/// Самая высокая температура во Вселенной в 10 триллионов градусов по Цельсию была получена искусственным путем на Земле. Абсолютный рекорд температуры был установлен 7 ноября 2010 года в Швейцарии при эксперименте на Большом адронном коллайдере – БАК (самом мощном в мире ускорителе элементарных частиц) . В ядре солнца всего 13,5 миллионов градусов.

Без искусственного освещения многие растения просто не выживут. Или выживут, но разве ж это жизнь: не зацвести, не разрастись как следует.

Почти в каждой оранжерее обязательно растут экзотические растения из тропических стран, где и солнца больше, и день длиннее. Без искусственного освещения многие растения просто не выживут. Или выживут, но разве ж это жизнь: не зацвести, не разрастись как следует.

При освещении, максимально приближенному к естественному, растения счастливы. И об этом хорошо бы подумать на стадии проектирования зимнего сада.

Естественное освещение

Горячая, но пока не до конца реализованная мечта форумчанина - оранжерея. По диплому он инженер-электрик, поэтому продумать освещение помещения ему было легко. Вся архитектура его оранжереи направлена на то, чтобы растения получали как можно больше солнечного света.

- Ориентация на юг позволяет максимально полно использовать свет Солнца.

- Благодаря арочной конструкция с рассчитанным наклоном солнечный свет всегда падает перпендикулярно большей части поверхность панели.

- Прозрачное покрытие занимает половину потолка, а это обеспечивает освещенность, которую не даст даже сплошное остекление стен.

- Белые стены и светлый пол отражают свет и повышают общий уровень освещенности.

- Благодаря неидеальной прозрачности сотового поликарбоната свет в помещении рассеянный.

Освещать или досвечивать?

Освещенность - световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади. Так говорят энциклопедии. В практическом плане можно провести аналогию с лейкой: нужно понимать, сколько воды попадает на конкретную морковку, чтобы посчитать, как долго поливать грядку.

Освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния от лампы до поверхности. То есть, если вы передвинули лампу, которая висела в 25 сантиметрах над растениями, и теперь она висит на высоте полметра, то освещенность уменьшиться в четыре раза. Еще освещенность зависит от величины угла, под которым расположена лампа. Это как солнце – в зените летом оно освещает землю в несколько раз больше, чем в зимний день, повиснув низко над горизонтом. Все это надо учитывать.

Планируя освещение своей оранжереи, подумайте, какого количества света не хватает вашим растениям, собираетесь ли вы их досвечивать или полностью освещать. Если нужно только досвечивать, то можно обойтись дешевыми люминесцентными светильниками, почти не заботясь об их спектре. Но лучше выбирать более длинные лампы – они мощнее, и светоотдача у них лучше.

А если естественного освещения нет, то подумать о спектре все-таки придется.

Синий и красный

Как мы помним из школьных уроков биологии, свет в растении поглощается различными пигментами, в основном, хлорофиллом, и происходит это в синем и красном участках спектра. И если правильно подбирать спектр, чередовать длительность светлого и темного периодов в оранжерее, то можно ускорять или замедлять развитие растения, сокращать вегетационный период и т.д. Поэтому, например, в теплицах используются натриевые лампы, у которых большая часть излучения приходится на красную область спектра. Пигменты с пиком поглощения в синем участке отвечают за рост растения и развитие листьев. Растения, выросшие под обычной лампой накаливания, обычно чрезмерно высокие: им не хватает синего цвета, и они тянутся вверх, чтобы получить хоть немного.

Лампы накаливания – самый дешевый, но самый плохой источника света для растений не только из-за отсутствия синего цвета в спектре. Большая часть электроэнергии в них превращается в тепло, поэтому такие лампы размещают как можно дальше от цветов, а это еще снижает их эффективность. Их используют разве что для нагревания воздуха и в комбинации с люминесцентными лампами холодного света, в спектре которых мало красного.

Получается, что светильники в оранжерее должны содержать как красные, так и синие цвета спектра, и сейчас это предлагают многие производители люминесцентных ламп. Фитолампы больше подходят для растений, чем обычные люминесцентные, которые используются в комнатах.

Для больших зимних садов подойдут газоразрядные лампы. Они считаются самыми яркими. Одна такая компактная лампа способна освещать большую площадь оранжереи.

Но все специализированные лампы намного дороже обычных, и, как считают наши форумчане, можно просто установить мощную лампу с высоким коэффициентом цветопередачи (маркировка лампы начинается на 9). В ее спектре будут все необходимые составляющие. Бонус: она даст намного больше света, чем специальная лампа.

Световой день

Десс:

- Солнце дает до 100 000 лк, так что лампами почти нереально этого достичь. Самый дешевый вариант - люминесцентные лампы. Недостаток - светоотдача в 1,5 раза меньше.

Натриевые лампы и светодиоды имеют одинаковую светоотдачу, но при одинаковой мощности лампы дешевле светодиодов в 8 -10 раз, так что светодиоды пока однозначно проигрывают. Но через 3-5 лет это может измениться - светодиоды дешевеют.

Обычно в оранжереях светильники устанавливают над растениями примерно в полуметре от верхнего листа. Для светолюбивых растений высота сокращается до 15 сантиметров. Опытные цветоводы делают так: размещали лампы повыше, а потом постепенно приближали к ним растения, устанавливая их на различные подставки. Чем выше становится растение, тем меньше подставка, потом ее можно убрать совсем.

Светильник должен размещаться по всей длине стеллажа с растениями. Если лампы небольшой мощности, то их монтируют по несколько штук и снабжают отражателями. Общая мощность ламп на квадратный метр площади с растениями должна составлять 100-150 Вт.

1) КПД у них самый высокий, не зря же их применяют для освещения стадионов и зданий. Соответственно, и экономичные они.

2) Спектр, идеально подходящий для растений. Продвинутые аквариумисты и те, кто выращивают аквариумные растения на продажу, используют именно их.

3) Невысокая цена, при этом одна лампа освещает 3-4 квадратных метра.

Главное, не путать металлогаллогенные прожектора с обычными галогенными (такие не подходят).

Таинственно и красиво

В темное время суток зимний сад будет выглядеть таинственно и прекрасно, если расставить лампы в его отдельных уголках, желательно под растениями. Разноцветные лампы позволят добиться волшебного, космического эффекта. Декоративные элементы оранжереи хорошо освещать светильниками с отражателями, которые создают направленный поток света.

Идеальные источники света для подсветки растений созданы на основе полупроводниковых светодиодов, которые излучают по всему видимому диапазону: от ближнего инфракрасного до ультрафиолетового. Кроме того, срок их службы практически неограничен. Именно такое освещение применяется в космических гидропонных оранжереях. Но они очень дороги, поэтому не особенно распространены.

Нерегулярное дополнительное освещение не будет иметь никакого смысла. Включая светильники от случая к случаю, вы только собьете биоритмы растений. Для полноценного развития растениям, особенно тропическим, нужен длинный световой день, часов на 12-14. Тогда они будут цвести и хорошо себя чувствовать. В идеале подсветку надо включать за несколько часов до рассвета и выключать через несколько часов после того, как солнце закатится за горизонт. Чтобы не подгонять свой режим под капризные растения, можно пользоваться двухрежимным таймером-реле.

О самом бюджетном варианте оранжереи читайте здесь. А это видео рассказывает о большом доме с оранжереей – возможно, вы почерпнете из него несколько хороших идей.

Загар — это защитная реакция кожи на действие ультрафиолетовых лучей. Глазу они невидимы, зато очень заметен результат их действия на кожу. В ограниченных дозах солнечный свет не причиняет клеткам сильного ущерба — потому что в ответ на действие ультрафиолетового спектра в организме начинает активно вырабатываться пигмент меланин (красящий пигмент, от количества которого зависит оттенок нашей кожи и волос). Чем темнее кожа, тем сильнее она защищена от вредного излучения.

Загораем дома: в чём особенности

Когда есть цель — загореть, первое и главное правило — делать это постепенно. Отказаться от интенсивного курса процедур в солярии, от ежедневного многочасового лежания на пляже и поменять тактику. Если получать ультрафиолет небольшими дозами, можно загореть без обычных для многих побочных эффектов:

светлая и тонкая кожа, которая вообще плохо подвержена загару, станет чуть смуглее, причём без ожогов и пигментных пятен;
на смуглую кожу загар ляжет равномерно — не будет контраста: тёмное лицо, белое декольте;
сухая кожа будет защищена от обезвоживания и раннего образования морщин.

Способов загореть дома достаточно много:

Показания к искусственному загару

Есть люди, которым из-за особенностей строения кожи предпочесть загару под открытым солнцем искусственный, или домашний. В каких случаях солнце может только навредить:

при непереносимости УФ-лучей (аллергии на свет);
если кожа тонкая, чувствительная;
если кожа очень светлая (I-II типы по Фитцпатрику).

Меры безопасности

Если кожа сухая или склонна к сухости, приём солнечных ванн или нанесение автозагара лучше предварить курсом интенсивного увлажнения кожи. Подойдёт любая подходящая по возрасту косметика — кремы, сыворотки, маски с гиалуроновой кислотой, гидролизованным коллагеном, витаминами и минералами, солнцезащитным фактором.

Если кожа проблемная — есть угревая сыпь, гнойнички — проблемные зоны нужно пролечить (подойдёт салициловая кислота, цинковая мазь, сеансы облучения кварцевой лампой). Не рекомендуется загорать во время обострения инфекционных заболеваний, а также в период реабилитации после ряда косметологических процедур на лазерном или IPL оборудовании.

Перед применением любого средства для загара (крема, эмульсии, масла, лосьона) нужно сделать тест на аллергию: нанести небольшое количество косметики на запястье или локтевой сгиб и оставить на час. На коже не должно быть покраснения, не должны ощущаться шелушение и зуд.

При аллергии на солнце (фотодерматите) противопоказаны даже короткие солнечные ванны — только искусственный загар

Как загореть на балконе или через открытое окно

Если есть сомнения, можно ли загорать на балконе, забудьте о них. Солнце всем светит одинаково — что на пляже, что в московской девятиэтажке. Главное, чтобы балкон был не застеклён, а окна в квартире открывались пошире.

Стекло защищает нас от лучей длиной 280–315 нм, а это как раз тот спектр, который стимулирует выработку меланина (так называемые УФ-лучи группы B). Лучи большей длины — 315–400 нм (это группа A) через стекло проходят, но не дальше верхнего слоя кожи. Вреда они не причиняют, но и загар от их действия тоже не появляется.

Загореть удастся только на открытом балконе, через стекло УФ-лучи проникают лишь частично и загара не обеспечивают

Лучи группы B безопасны только в ограниченных дозах, поэтому пребывание на балконе или в комнате с открытыми окнами стоит спланировать заранее. Лучшее время: с 7 до 11 часов или с 16 до 20 часов. Днём, когда солнце в зените, загорать не рекомендуется: очевидные риски — это ожог или тепловой удар, неочевидные (но не менее серьёзные) – агрессивное действие световых лучей на кожу, из-за чего она может стать суше, тоньше, могут рано появиться морщины. Особенно высока опасность в 25–30 лет, когда грамотное обращение с организмом ещё может отсрочить первые признаки старения.

Приём солнечной ванны следует ограничить 2 часами в день. Перед выходом на солнце полезно нанести масло для загара — с ним кожа будет под защитой. Наносить масло нужно за 20–30 минут до выхода на солнце.

Какие средства можно попробовать:

При загаре исключительно в домашних условиях кожа темнеет незаметно. Для видимого результата нужно 2–3 недели ежедневных (по возможности, конечно) сеансов.

Спустя неделю регулярных солнечных ванн кожа слегка темнеет, видимый результат будет через 2–3 недели после первого сеанса

Загорать дома под УФ-лампой — это полезно или вредно

УФ-лампы предназначены для обеззараживания воздуха и лечения кожных воспалений (угрей, гнойничков).

Не путайте их с синими, или инфракрасными лампами — те нужны для прогревания тканей и органов.

Загорать под кварцевой лампой можно — но небезопасно. Это всё равно, что сходить в солярий, только там световой спектр ограничен, и лучи малой длины, губительные для нашего здоровья, на кожу не действуют. Постоянные сеансы облучения под бактерицидной лампой могут спровоцировать развитие опухоли или вызвать перерождение доброкачественной опухоли в злокачественную (по этой причине людям с любыми новообразованиями категорически противопоказано посещение солярия).

Кроме кварцевой лампы, сейчас в продаже есть домашние солярии — приборы с несколькими встроенными УФ-лампами, которые оснащены световым фильтром (так что длина луча ограничена) и отражателем (рефлектором), благодаря которому лучи быстрее усваиваются.

Домашний солярий — недешёвый прибор, стоимость может достигать 20, а то 200 тыс. рублей — всё зависит от мощности ламп

Как загорать под УФ-лампой:

Прогреть лампу в течение 10–30 секунд.
Сесть перед лампой (расстояние до лампы — не меньше 15 см), так чтобы свет попадал на лицо и область декольте.
Надеть тёмные очки или прикрыть глаза смоченными в воде ватными дисками.
Если в приборе нет встроенного таймера, будильник нужно заранее установить на телефоне.
Для первого сеанса достаточно 1,5–2 минут. Допустимо проводить 1 процедуру в сутки.
Длительность каждого следующего сеанса увеличивается на 1,5–2 минуты — до 10 минут. Дольше находиться под УФ-лампой не стоит.

Загорелое тело в домашнем солярии можно получить, только если это модель высокой мощности ценой от 100 до 200 тыс. рублей

Имитация загара: что делать, если солнца мало

Для имитации естественного загара есть косметика и народные средства. Пользоваться ими можно почти всем (за исключением людей, у которых аллергия на компоненты красящего состава). Наносить автозагар можно на всё тело.

Форма выпуска такой косметики может быть разной: это эмульсии, лосьоны, масла, салфетки и мыло. Активные компоненты в составе этих средств одни и те же: аминокислоты, тирозин, дигидроацетон, отличается только процентное соотношение и форма выпуска. Палитра оттенков: от золотистого до тёмно-коричневого. Стойкость: до 2 недель.

У каких производителей можно найти средства для автозагара:

Перед нанесением средства рекомендуется сделать пилинг и удалить волосы с тех участков, которые будете обрабатывать, хорошо увлажнить кожу.

Смешать автозагар с увлажняющим кремом в соотношении 5:1.
Нанести средство сначала на тело (начните с ног), избегая скопления средства в местах сгибов, потом на лицо и шею. Крем (эмульсию) старайтесь распределять равномерно, чтобы потом не было ярких пятен на коже.
Перед тем как наносить автозагар на лицо, смажьте бровные дуги и линию роста волос жирным кремом, чтобы случайно не окрасить эти участки. Собственно автобронзатор нужно распределить сверху вниз: сначала в лобной зоне, потом на носу и щеках. В области век и над верхней губой загар может проявиться сильнее, поэтому на этих участках средства нужно наносить чуть меньше, чем везде.
Дождаться, пока средство высохнет, одеться.
Через 8 часов нанести второй слой автозагара.

Для небольших участков можно использовать салфетки с эффектом автозагара. Они тонируют кожу почти сразу, единственное, что надо помнить — работать с ними нужно быстро, чтобы не было разводов.

Плюсы такого загара:

Минус: побочные эффекты вроде неровного загара или неестественно яркого оттенка кожи (красного, морковного или тёмно-коричневого). Такое бывает по причине несоблюдения инструкции — если превысить время выдержки состава на коже или из-за истёкшего срока годности косметики. Впрочем, нежелательные последствия от автозагара легко устранить — достаточно принять душ и сделать пилинг, пока средство не впиталось. Через 5 дней средство можно попробовать нанести снова.

Растворить марганцовку в воде.
Смочить в растворе край полотенца/салфетки.
Протереть кожу.
Процедуру повторять в течение 10 дней.

йод — 10 капель;
вода — 0,5 л;
бутылка с пульверизатором;
губка.

Развести йод в воде, залить раствор в бутылку, встряхнуть и разбрызгать по телу.
Растереть капли раствора губкой.

Можно каждый день по 15 минут принимать ванну с йодом (для одной процедуры достаточно 5 капель йода).

кофейная гуща — 2 ст. л.;
манная крупа — 0.5 ст. л.;
белок — 1 шт.

Смешать ингредиенты до однородного состояния.
Нанести на лицо, шею и декольте (по желанию, можно сделать таким образом пилинг+автозагар всего тела, тогда количество продуктов придётся увеличить).
Через 10 минут смыть маску-скраб, нанести увлажняющий крем.
Результат можно будет оценить через 2 недели ежедневных сеансов.

какао — 5 ст. л.;
вода — 5 ст. л.

Развести какао с водой до однородной массы.
Выложить кашицу в ёмкость для льда, убрать в морозильную камеру на 4 часа.
Готовыми кубиками каждое утро протирать лицо, шею и зону декольте.

чёрный листовой чай — 5 ст. л.;
вода — 0, 5 л.

Воду вскипятить, залить кипятком заварку, настоять в течение 15 минут.
Когда чай остынет, смочить в нём губку или ватный диск, протереть кожу.
Повторять протирания каждый день в течение двух недель.

Можно принимать ванну с добавлением чая: на одну процедуру нужно 2 л крепкого чая (на 2 л воды нужно полпачки заварки).

масло грецкого ореха — 1,5 ст.л.;
масло зверобоя –1 ч. л;
оливковое масло — 1 ч. л;
морковное масло — 0,25 ч. л.

Смешать масла, вылить смесь в бутылку тёмного стекла.
Нанести на кожу с помощью ватного диска и дождаться, пока смесь впитается.
Повторять в течение 10 дней.

лук репчатый — 5 шт.;
вода — 2,5 л.

Снять с луковиц шелуху, залить кипятком, настоять в течение часа.
Готовый настой добавить в горячую ванну.
Процедура занимает 30 минут, проводится каждый день в течение недели.

цветки ромашки — 5 ст. л.;
череда — 5 ст. л.;
вода — 1 л.

Травы измельчить и добавить в кипящую воду.
Убавить огонь и оставить отвар кипеть 15 минут.
Выключить плиту, укутать кастрюлю полотенцем и оставить на полчаса.
Готовый отвар остудить, перелить в банку или бутылку.
Ежедневно делать с ним протирания: смочить чистую салфетку или полотенце и обработать кожу.
Результат будет заметен через 2 недели.

морковь — 1 шт.;
соковыжималка.

Отжать сок моркови.
Смочить в нём ватный диск.
Пройтись диском по лицу, шее и области декольте.
Через 10 минут принять тёплый душ.
Повторять ежедневно в течение недели.

голубая глина — 100 г;
хна иранская — 30 г;
корица молотая — 20 г.

Перемешать компоненты, добавить смесь в горячую ванну.
Принимать ванну в течение 30 минут.
По окончании процедуры не вытираться, кожа должна обсохнуть на воздухе.
Повторять процедуру каждый день в течение недели.

Самодельный автозагар из чая — видео

Есть люди, которым по каким-то причинам нельзя или некомфортно загорать на открытом солнце. Если вы из их числа, запомните, а лучше попробуйте несколько простых способов искусственного загара: с помощью косметики или с помощью ванн и масок из простых продуктов. Стойкого эффекта такие средства не дадут, но и коже они не только не навредят, но и обеспечат дополнительный уход.

Ученые давно задумывались о том, что хорошо бы создать альтернативный источник солнечного света, который был бы особенно востребованным в осенне-зимний период. Очевидно, что до полноценного искусственного Солнца еще далеко, однако многое человечеству под силу уже сейчас. Что могут предложить ученые и какова основная преграда?

Наступила осень, и скоро нас всех ждут короткие дни и длинные темные ночи. А в некоторых регионах планеты бывают и полярные ночи, когда Солнце утром вовсе не появляется из-за горизонта или восходит лишь на короткое время, иногда менее получаса. К сожалению, уличные фонари никогда не заменят солнечного света. Но можно ли найти другое решение? Могут ли современные технологии обеспечить нам искусственное Солнце?

Звучит, конечно, грандиозно, но на самом деле кое-что мы уже способны сделать. Речь идет о космических зеркалах, которые могли бы отражать солнечный свет и освещать определенные регионы Земли в темное время суток. Подобные космические "солнечные зайчики" пригодятся не только для освещения городов, автострад и других повседневных нужд, но и, например, для экстренного освещения зоны стихийных бедствий или боевых действий.

Светлое "знамя" над миром

Первые опыты в области разработки "космического прожектора" осуществила Россия. Это закономерно, учитывая огромные пространства и большое количество северных городов. Проект "Знамя" был многообещающим и начался вполне успешно.

Космический корабль "Прогресс" стал первым управляемым космическим зеркалом, которое осветило Землю

Российские ученые планировали вывести на орбиту 20-метровое зеркало, которое должно было осветить Землю ночью. Поскольку монолитное металлическое зеркало такого диаметра на орбиту вывести невозможно, было решено использовать зеркало из тонкой светоотражающей пленки. Разворачивание столь большого полотнища из тончайшего непрочного материала само по себе является сложнейшей инженерной задачей. В итоге была выбрана довольно "мудреная" конструкция: на борту грузового космического корабля "Прогресс М-15" устанавливалось восемь катушек с полосами светоотражающей полиэтилентерефталатной пленки толщиной всего 5 мкм. Данная пленка сегодня широко используется практически повсеместно: от упаковки продуктов до создания металлизированных солнечных парусов.

На орбите космический корабль должен был начать вращаться, а катушки постепенно разматывать пленку. Под действием центробежной силы зеркало разворачивалось, а специальное гибкое кольцо обеспечивало круглую форму зеркала.

Проект "Знамя" доказал эффективность космического зеркала в деле освещения больших участков земной поверхности

4 февраля 1993 года эксперимент "Знамя-2" был успешно осуществлен. Двадцатиметровое зеркало из тончайшей алюминизированной пленки развернулось в штатном режиме и осветило Землю. Поскольку "Прогресс М-15" мчался по орбите с огромной скоростью, "солнечный зайчик" диаметром около 5 км проносился по поверхности Земли так же быстро – со скоростью 8 км/с. Поэтому "волшебного восхода" посреди ночи жители Европы не наблюдали – лишь яркую вспышку в небе. Пятно света от "Знамени-2" пробежало от Франции до Беларуси, где его застал восход Солнца. Несмотря на то, что над Европой была сплошная облачность, многие люди видели вспышку света. Немецкие метеорологи даже зафиксировали освещенность от светового пятна "Знамени-2", она составила приблизительно 1 люкс (1 люмен на квадратный метр). Для сравнения, яркость 60-Вт лампочки накаливания составляет 700-800 люмен. На первый взгляд, космическое зеркало светило совсем тускло, но следует помнить, что оно имело не такую уж и большую площадь отражающей поверхности, да, к тому же, освещало не комнату в 10 кв. м, а круг диаметром 5000 м. В целом ученые сравнили свет от "Знамени-2" со светом полной Луны, что для 20-м зеркала очень неплохо.

Эксперимент "Знамя-2" привлек внимание мировой общественности и доказал возможность освещения Земли с помощью космического зеркала. Поэтому российские ученые подготовили следующий эксперимент этой серии – "Знамя-2,5". Это был переходный этап перед созданием "полнофункционального" 200-м зеркала, которое могло бы освещать на порядок большие регионы.

В "Знамени-2,5" использовались те же технологии, что и в первом эксперименте, только зеркало было на 5 м больше – диаметром 25 м. Оно должно было дать световое пятно размером около 8 км. 4 февраля 1999 года зеркало, установленное на борту транспортного космического корабля "Прогресс М40", начало разворачиваться, но зацепилось за антенну и запуталось в ней. Эксперимент не удался, и корабль затопили в океане.

Третий проект, "Знамя-3" так и не состоялся.

Будущее космических зеркал

В июне 2012 года в Италии прошла 25-я международная конференция ECOS 2012, посвященная перспективным путям развития экологически чистой энергетики. На этом мероприятии также обсуждались и преимущества космических зеркал, освещающих Землю.

Дело в том, что наша планета получает от Солнца 2x1014 КВт энергии, а на расстоянии геостационарной орбиты (35 786 км) – в 45 раз больше. Вынос коллекторов, собирающих энергию Солнца, в космос решает многие проблемы. Прежде всего, это экономит полезное пространство, поскольку огромные поля солнечных панелей на Земле будут занимать слишком много места, потребуют мощных опорных конструкций, силовых приводов для слежения за Солнцем и т.д. Но, к сожалению, КПД современных солнечных панелей очень низок, и они за свой срок службы в космосе попросту не окупятся. Другое дело зеркало: относительно дешевая и простая конструкция без сложной электроники может направлять дополнительный солнечный свет на небольшие наземные коллекторы, а также освещать города и сельскохозяйственные угодья.

Плотность солнечной энергии в обычный погожий летний день на нашей планете в среднем равна 1,36 КВт/м 2 . Таким образом, заменить солнечный свет солнечным же "зайчиком", в общем-то, не так уж и сложно. Создание больших зеркал размером с небольшую страну до недавнего времени было фантастикой. Однако с появлением современных компьютерных технологий создание массива отдельных автономных аппаратов, работающих в единой сети, является технологически решаемой задачей.

По этой формуле каждый может рассчитать диаметр зеркала и высоту орбиты, необходимые для освещения его родного населенного пункта

Ключевым вопросом остается лишь вывод большой массы грузов на орбиту. Стоимость вывода тонкопленочного зеркала сегодня составляет несколько тысяч долларов за килограмм. Если брать далеко не самое современное зеркало проекта "Знамя" с плотностью 22 г/см 2, то получается весьма "грустная" сумма, которая большинству стран не по карману. Но современные технологии позволяют создать зеркала с вдвое меньшей массой. К тому же, в настоящее время разрабатываются проекты тяжелых ракет-носителей, вроде американской SLS, способной выводить на низкую околоземную орбиту 140 тонн груза.

По расчетам специалистов НАСА, вывод зеркала диаметром 1 км стоит 80,3 млн долл. или 102,3 долл. за 1 кв.м*. Для реализации масштабных проектов требуется радикальное снижение стоимости вывода грузов на орбиту: приблизительно до 200 долл. за килограмм груза.

Есть и другой нюанс. Дело в том, что чем выше орбита, тем больше по размеру солнечный "зайчик" и меньше энергии направляется на квадратный метр поверхности. Например, при орбите высотой 800 км для передачи солнечного света с плотностью энергии 1 КВт на 1 м 2 земной поверхности и непрерывного освещения выбранного участка Земли достаточно лишь нескольких десятков зеркал площадью 1 кв. км (для сравнения, площадь основания пирамиды Хеопса равна 0.05 кв. км, т.е. в 50 раз меньше). На геостационарной орбите высотой 35,8 тыс. км для достижения того же уровня освещенности придется сооружать зеркало площадью 150 тыс. кв. км – это меньше площади Беларуси (207 тыс. кв. км) и составляет примерно половину площади Польши. Это, безусловно, гигантское зеркало, но оно смогло бы непрерывно освещать огромный регион: в круге диаметром 3329 км - это территория от Смоленска до Новосибирска и от северной морской границы России до китайской границы с Киргизией, попутно свет накрыл бы весь Кавказ и Казахстан. При этом данная территория за год получала бы дополнительных 41200 ЭДж энергии, при нынешнем общепланетном потреблении в 500 ЭДж.

Современные технологии позволяют разворачивать в космосе намного более легкие и крупные зеркала, чем 20-м "Знамя"

Правда, создание такого зеркала является делом очень неблизкого будущего, поскольку при современных ракетных технологиях вывести на орбиту такой комплекс можно будет минимум за несколько сотен лет, да и то усилиями всей планеты. Также довольно трудно спрогнозировать, насколько радикально изменит климат и функционирование биосистем такое зеркало, создающее "вечный летний день". А ведь цикл дня и ночи очень важен для всего живого, к тому же дополнительная тепловая энергия создаст совершенно новый климатический фактор.

Человечеству уже по силам собрать в космосе зеркало, которое будет светить в десятки раз ярче, чем полная Луна. Выгода налицо: для освещения используется "бесплатная" энергия Солнца; осветить можно сразу крупный регион или город; в несколько раз повысить отдачу энергии наземных солнечных электростанций; космическая система освещения не боится никаких земных катаклизмов вроде землетрясений и ураганов. Также подобное зеркало могло бы продлить вегетационный период полезных растений.

Сложности реализации крупных проектов космических зеркал по-прежнему заключаются лишь в несовершенстве технологий вывода грузов в космос. На геостационарной орбите (оптимальной для зеркала) нужно сооружать космическое зеркало огромной площади. В свою очередь, на более низких круговых орбитах для непрерывного освещения участка Земли придется использовать множество отдельных зеркал, что также отнюдь не удешевляет проект и к тому же упирается в проблему космического мусора. Но, так или иначе, у человечества есть интересная возможность повысить комфортность своего обитания не в рамках отдельно взятого помещения, а крупного города или целого региона. В ближайшем будущем, возможно, появятся новые технологии доставки грузов в космос, будут созданы технологии изготовления космических зеркал с помощью, например, наночастиц на основе метаматериалов. И тогда, наконец, человечество сможет реализовать давнюю мечту и создать свое искусственное Солнце в ночном небе.

Читайте также: