Почему бы не запустить на орбиту Земли огромное зеркало, которое отражало бы солнечные лучи на территорию какого-либо города, чтобы в зимнее время обогреть город и снизить затраты на отопление, освещение, уборку улиц от снега?

Спрашивает
Модест Измайлов
#космос
+2
#солнечная энергия
#технологии
9 марта
33 232
Средний вопрос

Сама идея использования зеркал для компенсации недостатка освещенности в населенных пунктах не лишена смысла. Однако создание космического зеркала для освещения и обогрева большого города находится далеко за пределами технических возможностей человечества (и даже за пределами финансовых возможностей московского бюджета).

В 2006 году солнечная подсветка с помощью зеркал была реализована в итальянской деревне Виганелла. Деревня расположена в ущелье между горами и в зимнее время лишена прямого солнечного света. На склоне горы в 500 метрах выше деревни смонтировали гелиостат — поворотное зеркало величиной 40 м2, которое отражает солнечный свет на центральную площадь деревни. В 2013 году аналогичный проект был осуществлен в норвежском городке Рьюкан.

Стоимость зеркала в Виганелле составила 100 тысяч евро, а освещаемая площадь — около 200 м2. Итого получается по 500 евро расходов на квадратный метр и примерно столько же в расчете на одного жителя. Свет от зеркала заметно слабее солнечного, поскольку рассеивается на площадь в несколько раз больше зеркала. Если эти цифры «в лоб» пересчитать на площадь Москвы, например (2500 км2), то получится проект стоимостью более триллиона евро, но это — при установке зеркал на Земле. Вывод же подобных конструкций в космос обошелся бы на порядки дороже и, по-видимому, превзошел бы весь объем мировой экономики, который не достигает и 100 триллионов евро в год.

Сегодня ни у кого в мире просто нет опыта строительства в космосе таких больших сооружений. Крупнейшая орбитальная конструкция — Международная космическая станция — имеет размер чуть больше 100 метров. Правда, в 2007 году со спутника «Фотон-М3», по-видимому, удалось размотать сделанный европейскими конструкторами трос длиной около 30 км, однако подобные устройства практически неуправляемы. Больше всего похож на космическое зеркало солнечный парус. Самый крупный экспериментальный парус Sunjammer из тончайшей пленки был развернут NASA в 2015 году. При размерах 38 м × 38 м = 1444 м2 стоимость проекта составила 30 млн долларов — более 20 тыс. долларов за квадратный метр.

Для освещения и обогрева Москвы такого размера зеркал понадобилось бы запустить порядка миллиона. Даже больше, ведь космическое зеркало нельзя просто подвесить над городом. Спутники движутся по орбитам вокруг Земли, которая под ними вращается. Угол между направлениями со спутника на город и на Солнце все время меняется, зеркала нужно непрерывно поворачивать. В каждый момент значительная часть из них будет оказываться в неподходящем положении: в тени Земли, на удаленном от города участке орбиты, между городом и Солнцем. Значит, спутников понадобится в несколько больше, а проект окажется еще дороже.

Наконец, обогрев и дополнительное освещение нужны в городе далеко не всегда. Летом тепло не только не нужно, но даже вредно. А вот глубокой зимней ночью тепло как раз бы не помешало, но не нужен свет. Получается, что такая единая для всех жителей система космического отопления-освещения многим может и не понравиться, как не нравится многим нерегулируемое центральное отопление: то его не включают, когда люди уже мерзнут, то не выключают, когда все мучаются от жары. И, кстати, если центральное отопление все-таки можно выключить и на это время перестать нести затраты, управление спутниками не прерывается никогда, а эта эксплуатационная стоимость в долгосрочных космических проектах обычно превышает стоимость создания и запуска аппаратов.

Экономисты при анализе любого проекта смотрят на наличие конкурирующих технологий: нельзя ли добиться желаемого эффекта более дешевыми и технически готовыми методами? Так вот — цена подобного космического проект настолько велика, что за эти средства можно было бы не то что Москву или даже всю России перевести на чистую энергию, а полностью решить проблему глобального потепления.

Поставленный вопрос является, по сути, замечательной иллюстрацией «ловушки халявы», когда ради копеечного подарка вы соглашаетесь делать покупку в неоправданно дорогом магазине. Кажется, что солнечная энергия — это «кое-что задаром». Она бесплатно уходит мимо Земли в пустоту космоса, надо только перехватить ее и использовать. Но, оказывается, это иногда так дорого, что нет смысла даже задумываться.

Впрочем… возможно, эту энергию все же удастся когда-нибудь использовать с помощью огромных массивов космических солнечных батарей, передающих ее на приемные станции с помощью узконаправленных лазерных или СВЧ-лучей (и, кстати, не обязательно на Землю). Это пока тоже фантастика, но она, по крайней мере, хотя бы отдаленно реалистичная.

Комментарии

8 Комментариев
I Pep
11.03.2024
-
0
+
При прогревах будет меняться движение воздушных масс
Подобный вопрос мы поднимали ещё в школе на уроке природоведения. Не помню, в каком классе. Когда изучали круговорот воды в природе, учитель нам предложил подумать на тему освещения и подогрева ночной стороны Земли с помощью зеркал. Видимо, в контексте, решение нашли сразу все: если с одной стороны Землю освещать и нагревать, то с другой стороны её придётся затенять (ограничить кол-во солнечной энергии, попадающее на Землю днём). Иначе мы просто сваримся заживо.
tvorenieada
11.03.2024
-
-1
+
Зачем выносить зеркало в космос? Зеркало можно создать на месте высохшего соляного озера. Задать параметры вогнутости, можно сделать покрытие для лучшей отражательной способности. Собрать в центре мачту. Получится похожее на тарелку сооружение. Отправить собраный пучок в космос и распределять по необходимости спутниками.
-
-5
+
Здесь другой вопрос возникает - где, как и чему учился этот Модест Измайлов, если он не способен провести элементарные оценки стоимости размещения одного килограмма конструкций на поверхности Земли и в на околоземной орбите? Если бы он был способен сделать такие оценки, то он никогда бы не писал столь вздорных вопросов.
    Al Alladin
    11.03.2024
    -
    3
    +
    Конрад, я так отапливаю себе дачу поставил зеркала на северной стороне повесил экраны и на северной стороне у меня стало гораздо теплее и снег быстрее сходит и растения лучше растут....экраны даже из профжелеза покрашенные серебрянкой дают замечательный эффект также в Европе так делают так что Мэр мог бы в Москве освещать дворы на радость детям.....
Jack Davidson
09.03.2024
-
-1
+
Тогда возникает вопрос: кто сжёг остров Мауи, причём, выборочно, только жилье бедных, причём, постройки и авто синего цвета не воспламенились. Именно синий цвет не берет инфракрасное излучение.
Кроме того, насчёт обогрева и очистки города от снега нужно не забывать про движение воздушных масс. При ветре 5 м/с воздух, находящийся в городе, за пару часов до этого находился в 30 км от него. И за это же время сместится из города на 30 км. Прогревать непрерывный поток зимнего воздуха, приносящий мороз и уносящий тепло от зеркала не сильно эффективное решение - он просто не будет успевать прогреваться до положительной температуры, как не прогревается до неё зимним днём от самого солнца при средних морозах. Наконец, в зимнее время в европейской и североамериканской части Земли (наиболее населённые зоны северного полушария) пасмурная погода занимает бОльшую часть времени. В пасмурную погоду лучи от зеркала просто не дойдут до обогреваемого города, слабо нагревая лишь верхний эшелон облаков на большой высоте. Итог: для широт выше средних, где обогрев наиболее востребован, зеркало будет элементарно неэффективно: стоять низко над горизонтом всё время (для геостационарной орбиты) или бОльшую часть времени (для других орбит), не действовать в пасмурную погоду (значительную часть зимы), а в ясную прогревать воздух, который будет тут же уноситься из города движением воздушных масс, с заменой на свежий холодный воздух притоком из окружающих холодных местностей. Игра не стоит свеч, эффект будет слишком мал, чтобы затевать подобное дело.
В вопросе указана орбита Земли - это орбита, которую чертит центр масс Земли вокруг Солнца. А не околоземная орбита, которую, видимо, имел в виду вопрошающий. Можно отметить некоторые физические аспекты такого проекта. Из-за большой площади космического зеркала будет ощутимо сказываться давление на него солнечного света, что вызовет существенное изменение орбиты зеркала по сравнению с невозмущённой кеплеровской (обычной) орбитой. Получившуюся орбиту зеркала придётся либо часто корректировать, либо она может стать менее эффективной с точки зрения обеспечения полётной задачи. Самый сильный приток тепла от зеркала будет при его положении в зените. Но, как верно заметил выше эксперт, зеркало будет занимать разные угловые положения в небе в общем случае, бОльшую часть времени не самые эффективные и не близко к зениту: его зеркало будет проходить быстрее всего, дольше занимая положения низко над горизонтом. А если запустить зеркало на геостационарную орбиту, то близко к зениту оно будет находиться в небе для экваториальной полосы, и так жаркой. А чем выше будут широты, тем ниже для них зеркало будет стоять над горизонтом: для широт 75 градусов оно уже будет не видно, заслоняемое деталями рельефа. А для широты Москвы в 56 градусов будет висеть в 20 градусах над горизонтом, практически не нагревая освещаемую местность из-за очень косого падения лучей.
Есть что спросить?

Вы можете получить ответ на вопрос по любой теме от экспертов нашей редакции, хорошо разбирающихся в этой теме.

Задать вопрос

Похожие вопросы


Так же, как и на Земле, — радиатором! Просто радиатор будет очень большой.


Краткий ответ: очень даже может быть, что именно из-за этого, но есть и масса других вариантов.

Несмотря на кажущуюся внешнюю простоту, поставленный вами вопрос совсем нетривиален. Течение песка не...Читать далее

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно