Kategorie
Kosmologia

Energia z Księżyca

Energia z Księżyca

W ciągu ostatnich lat zaproponowano dwa warianty rozwoju kolonii księżycowej, uzyskującej potrzebne fundusze dzięki eksportowi na dużą skalę produktów na Ziemię. W obydwu wypadkach rolę produktu eksportowego odgrywa energia. Zaleta obu pomysłów polega na tym, że energia to towar, na który na Ziemi jest zapotrzebowanie i będzie ono cały czas rosło. Wadą to, że energia jest produktem pozbawionym cech unikalnych. Na ziemskim rynku energii elektrycznej kilowat zawsze pozostaje kilowatem, a konsumenci nie wiedzą, czy prąd w ich gniazdku pochodzi z Księżyca, czy ze spalarni śmieci pod miastem, i nie obchodzi ich to. Energię można sprzedawać w olbrzymich ilościach, lecz jedynie wtedy, gdy uda się ją wyprodukować po przeciętnych lub niższych kosztach. Dwa plany rozwoju kolonii opartej na eksporcie energii podchodzą do tego problemu z dwóch zupełnie różnych stron.

Jedna z koncepcji, której ojcem jest dr David Criswell z Uniwerystetu Houston-Clear Lake, zakłada zorganizowanie masowej produkcji baterii słonecznych z materiałów dostępnych na Księżycu, umieszczenie ich na powierzchni i przekierowanie energii na Ziemię. Pomysł ten jest podobny do projektu Gerarda O’Neilla -sieci satelitów zbierających energię słoneczną – lecz ma nad nim znaczną przewagę. Przede wszystkim eliminuje potrzebę budowy z materiałów dostarczanych z zewnątrz ważącej miliony ton orbitującej kolonii, nie wymaga też transportowania milionów ton potrzebnych materiałów z Księżyca na ziemską orbitę, by utworzyć tam gigantyczną stację produkującą i dystrybuującą energię. Wszystkie te ułatwienia powodują, że koncepcja Criswella na wytwarzanie energii jest wielokrotnie tańsza do zrealizowania niż pomysł 0’Neilla. Potwierdza to prostą prawdę, że lepiej jest wykorzystywać zasoby dostępne na miejscu, niż sprowadzać je z zewnątrz. Nawet ten pomysł ma jednak swoje wady. Po pierwsze, koncepcja Criswella wymaga przesyłania energii przez 400 tysięcy kilometrów pustki kosmicznej, czyli na odległość znacznie większą niż 36 tysięcy kilometrów w wypadku projektu O Neilla. Samo w sobie nie stanowi to dużego problemu, lecz oznacza, że albo antena nadawcza musi być 10 razy większa, albo częstość przekaźnika 10 razy większa, jeżeli transmitowana energia będzie przesyłana do odbiomika o danych rozmiarach. Przykładowo, aby system O’Neilla z orbity geosynchronicznej na wysokości 36 tysięcy kilometrów ponad powierzchnią Ziemi mógł skoncentrować wiązkę energii transmitowanej z częstością 3 gigaherców (3 GHz; długość fali: 10 cm) na antenie odbiorczej o średnicy 1 kilometra, system musiałby wykorzystywać antenę o średnicy 36 kilometrów. To dużo, lecz anteny w systemie Criswella musiałyby być jeszcze większe – 400 kilometrów średnicy – by osiągnąć taki sam efekt jak w powyższym przykładzie. Gdyby systemy zostały przystosowane do działania na wyższych częstościach, powiedzmy 30 GHz (długość fali: 1 cm), anteny transmitujące byłyby odpowiednio mniejsze, lecz przy wysokich częstościach co najmniej połowa przekazywanej energii ulegałaby absorpcji przez ziemską atmosferę.

Wyprodukowanie wystarczających ilości krzemu niezbędnych do masowej produkcji ogniw słonecznych też nie będzie proste. Jak widzimy w tabeli 5.1, co prawda krzem w postaci Si02 jest łatwo dostępny na powierzchni Księżyca, lecz aby wydobyć z tlenku metaliczny krzem, potrzeba węgla, którego prawie tam nie ma. Reakcja, o której mówię, to:

Wprawdzie wytwarzany w tym procesie tlenek węgla można przetworzyć z powrotem na węgiel i ponownie użyć, lecz w rzeczywistości w tego typu systemach inżynierii chemicznej zawsze występują straty. Tak więc obfite transporty trudno dostępnego węgla byłyby niezbędne.

Inny problem polega na tym, że umieszczone na powierzchni Księżyca baterie słoneczne Criswella musiałyby zmierzyć się z takimi samymi średnimi stratami energii na skutek zmian dzień/noc (tyle że wolniej i w dłuższych interwałach), jak panele na Ziemi. W porównaniu z ogniwami umieszczonymi na naszej planecie, księżycowe miałyby w najlepszym wypadku dwukrotnie większą wydajność dzięki niezmiennym i nieskazitelnym warunkom pogodowym. Tę przewagę jednak eliminowałyby straty energetyczne przy przejściu wiązki przez atmosferę Ziemi, nawet jeśli transmisja odbywałaby się na niskiej częstości. Trudno więc znaleźć sensowny powód, dla którego umieszczanie kosztownych baterii słonecznych na powierzchni Księżyca, razem ze skomplikowaną aparaturą transmisyjną, byłoby bardziej opłacalne niż montowanie ogniw na Ziemi (które jednak musiałyby zostać na tyle rozwinięte, by jako źródło energii stanowić konkurencję dla paliw kopalnych, elektrowni wodnych, atomowych i geotermicznych).

Inna propozycja, której autorami są dwaj profesorowie Uniwersytetu Wisconsin, Jerry Kulcinski i John Santarius, jest znacznie bardziej interesująca. Ci dwaj naukowcy proponują wydobywanie z regolitu księżycowego helu 3 i transportowanie go na Ziemię w celu spalenia w reaktorach termojądrowych. Plan ten ma jedyną ewidentną i niezaprzeczalną wadę: reaktory termojądrowe nie istnieją. To jednak jest wyłączną winą panów z Waszyngtonu, którzy nie potrafili dostrzec właściwych priorytetów rozwoju naukowego i przez ileś lat marnotrawili siły na rzeczy mało ważne. Niedofinansowanie, a nie problemy natury technicznej, jest powodem, dla którego nie opanowaliśmy jeszcze kontrolowanej fuzji. Całkowity budżet przeznaczony na badania syntezy termojądrowej w Stanach Zjednoczonych wynosi obecnie 250 milionów dolarów rocznie – mniej niż połowa kosztu pojedynczego startu promu kosmicznego lub, w twardej walucie, mniej więcej jedna trzecia funduszy, które przyznawane były w roku 1980. W takich warunkach fakt, że program fuzji cały czas posuwa się naprzód i powoli zbliża się do osiągnięcia celu, jest rzeczą godną zauważenia.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *