On NASA's website, you can experience in real-time or rediscover (as I do :-) the excitement that accompanied the Apollo 11 mission, 50 years ago. Watch, listen and follow the course, progress and landing of Man on the first of the worlds around us.  In the materials provided by NASA, you will find the conversations of lunonauts with the air traffic control center, videos and information about the technologies used in the mission.

Interesting? Sit back and fly: https://apolloinrealtime.org/11/

One of the ideas to reduce the costs of the SSP (Space Solar Power) project is to use thin-layer organic photovoltaic cells (OPV)...

Jednym z pomysłów na obniżenie kosztów przedsięwzięcia budowy SSP (Space Solar Power) jest wykorzystanie, należących już do trzeciej generacji, cienkowarstwowych, organicznych ogniw fotowoltaicznych tzw. oPV . Budowa ich jest oparta na półprzewodnikach organicznych takich jak na przykład polimery, oligomery stąd ta nieco myląca nazwa. Inny pomysł, to zastosowanie ogniw fotowoltaicznych wykonanych z perowskitów. Sprawność ich zaczęła już przekraczać 20%, ale najcenniejszą zaletą jest fakt, że daje się je nakładać praktycznie na każdy materiał, tekstyliów nie wykluczając. Zastosowanie tych materiałów może znacząco zmniejszyć wagę całej konstrukcji SSP co w konsekwencji, przekładając się na istotne obniżenie tonażu materiałów koniecznych do wyekspediowania w przestrzeń, mocno urealni rentowność przedsięwzięcia. Tytułem smaczku, warto też powiedzieć o pomyśle wykonania orbitalnej elektrowni słonecznej z materiałów pozyskanych z obiektów o znacząco niższej grawitacji (np. Księżyc bądź planetoidy) i przy pomocy drukarek 3d. Rozpatrując ten pomysł jedynie w kategoriach ekonomicznych można jedynie przyklasnąć, lecz okres konieczny do stworzenia bazy materiałowo-przetwórczej znacząco oddali termin zaistnienia pierwszych orbitalnych elektrowni.   Kolejnym problemem z którym musieli uporać się naukowcy była kwestia bezprzewodowego przesyłu energii na odległość niespełna 36 000 km. Drobiazg. W okresie międzywojennym temat bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej testowali Rosjanie i...polegli. Barierą okazał się nieakceptowalny poziom strat.  Wydawać by się mogło, że problem został rozwiązany w 1968 przez naukowca  Petera Edwarda Glasera,  z pochodzenia Czecha a Amerykanina z wyboru. Stworzył on, a później opatentował, koncepcję budowy satelitarnych siłowni przekształcających energię słoneczną w energię mikrofalową która następnie byłaby przesyłana do odbiorników na Ziemi i tu konwertowana na energię elektryczną. Jak na razie wszystkie koncepcje kolejnych zespołów naukowców biorących się za opracowanie projektów budowy SSP , opierają się na pomyśle Petera Glasera. Częściowo wynika to z faktu, iż transmisja energii, przy zaprzężeniu do tego celu laserów o długości fali ~ 1 μm, byłaby możliwa tylko przy pogodnym niebie. Cząsteczki wody tworzące chmury są w stanie całkiem skutecznie ograniczyć bądź też całkowicie rozproszyć wiązkę laserową. Dlatego,  pomimo licznych korzyści do których należy zaliczyć  stosunkowo niewielką, bo mającą srednicę około 1 metra optykę lasera SSP (dla instalacji 1GWp) a także umiarkowanej  wielkości system odbiorczy o średnicy kilkuset metrów, naukowcy musieli zrezygnować z tej koncepcji na rzecz emisji mikrofalowej, pracującej na częstotliwości 5,8 GHz. Projekt przewiduje, że tył powierzchni tworzącej elektrownię orbitalną stałby się gigantycznym systemem nadawczym złożonym z około 11 milionów  (cóż za rozmach) anten nadawczych oraz o wiele większej ilości przetworników. Natomiast system odbiorczy, będący owalną, ażurową konstrukcją  o promieniu 1500m może być umieszczony na przykład nad powierznia ziemi , umożliwiając w ten sposób kontynuację jej rolniczego wykorzystania.

Wśród rozlicznych pytań nasuwających się przy studiowaniu  tego arcyciekawego tematu jedno bezwzględnie wymaga precyzyjnego I rzeczowego opracowania. Na ile jest to bezpieczne?  Teoria, potwierdzono prostym obliczeniem sugeruje , że raczej tak. Otóż jeżeli uzwzględnimy, iż  powierzchnia strumienia enegii o mocy  1GWp wyniesie  7, 36 km2 to gęstość mocy energii  wyniesie jakieś 130 W/m2 czyli mniej niż wynosi gęstość promieniowania słonecznego na poziomie ziemii. Natomiast zgodnie z ustaleniem ICNIRP  ( Międzynarodowej Komisji Ochrony przed Promieniowaniem Niejonizującym) , dla promieniowania mikrofalowego o częstotliwości 5,8GHz istotne jest tempo pochłaniania energii przez ciało człowieka, wyliczane w jednostkach SAR (Speci‡c Energy Absorption Rate) czyli W na kilogram masy ciała -W/kg. I tak na przykład, dla telefonu komórkowego zalecany SAR wynosi 2W/kg. W omawianym przez nas przypadku, gęstość strumienia energii mikrofalowej przesyłanej z SSP odpowiada zalecanemu przez ICNIRP, SAR (dla osoby ważącej 65 kg) właśnie dla telefonu komórkowego. Czyli należy założyć, że strumien energii mikrofalowaj o zakładanym poziomie rozproszenia będzie dość bezpieczny dla istot radośnie pomieszkujących strefy objęte projektem.

Energy. Variable and immortal  (the law of conservation of energy ). Civilisational article of first need. We are addicted to it. How much? Very much. Mortally. This can be seen, for example, in the fact that Kardaszew as a determinant, to determine the level of development of a given civilization, proposed the energy consumed by it...

Energia. Zmienna i nieśmiertelna (prawo zachowania energii). Cywilizacyjny artykuł pierwszej potrzeby. Jesteśmy od niej uzależnieni. Jak bardzo? Bardzo. Wręcz śmiertelnie. Można to dostrzec chociażby w fakcie, że Kardaszew jako wyznacznik służący do określenia poziomu rozwoju danej cywilizacji, zaproponował właśnie zużywaną przez nią energię.                      A tak przy okazji, według fizyka Michio Kaku, nasza cywilizacja osiągnie 1-szy poziom skali Kardaszewa około 2100 r.               Czyli  z rocznym zużyciem energii pierwotnej na poziomie 14 301 Mtoe i 26 672 TWh energii elektrycznej, na razie jeszcze raczkujemy poza skalą.  Niestety pozyskiwana energia elektryczna w swojej przeważającej ilości jest dostarczana przez technologie „brudne”, silnie obciążające nasze rodzime środowisko. W 2018 około 74 procent energii elektrycznej pozyskaliśmy z paliw kopalnych (64 %) i materiałów rozszczepialnych (10%),  przy okazji produkując 33,146 miliarda ton CO2 rocznie. Nawiasem mówiąc energia jądrowa wcale taka czysta nie jest, skoro przeciętna elektrownia produkuje, przez cały swój okres aktywności technologicznej, kilkanaście tysięcy m3 materiałów aktywnych. Pozostały wolumen dostaw energii  obsługują  elektrownie wodne (16%), biomasa(3%), elektrownie wiatrowe (5%) oraz wykorzystujące energię słoneczną (2%). Ponieważ prace nad ździebko wydajniejszymi technologiami, takimi jak super bezpieczne reaktory TWR (Travelling Wave Reactor) bądź wyśnione reaktory fuzyjne takie jak CFR (Compact Fusion Reactor) opatentowany i budowany przez Lockheed Martin jeszcze nieco potrwają, energetyka zawodowa skupiła się na rozwoju poznanych już i bardzo intensywnie wdrażanych, bezemisyjnych źródeł energii takich jak choćby  wspomniane już elektrownie słoneczne oparte na ogniwach fotowoltaicznych. Jeszcze z kronikarskiej rzetelności wypada też wspomnieć o planach wykorzystania klatratów metanu, tylko temat rzeka i opowieść na inny czas.. Ale wracamy do tematu produkcji energii elektrycznej. Z ostatnich danych wynika iż koszt pozyskania 1 MWh z energii słonecznej kształtuje się cenie zawartej pomiędzy 42,55 USD (najniższa z cen w Niemczech) do 143 USD (najwyższa z cen podanych przez US EIA). W Polsce na przykład LCOE z fotowoltaiki wynosiło w 2016, 150 EUR/ 1 MWh. Tak znacząca dysproporcja w wysokości kosztów  produkcji przy wyrównanej technologicznie jakości, systematycznie poprawianej wydajności urządzeń oraz dość zrównoważonej cenie musi więc wynikać z innych uwarunkowań. Przede wszystkim istotny jest tu lokalny poziom nasłonecznienia jako czynnik mający największy wpływ na poziom kosztów.Jak wiemy średnia gęstość promieniowania słonecznego docierającego na powierzchnię naszej planety ma wartość rzędu 162 W/m2 podczas gdy wartość promieniowania słonecznego ponad atmosferą wynosi do 1367 W/m2. No i stałe opromieniowanie paneli przez słońce, trwające przez 8760 godzin rocznie a nie tylko 4360. Czyli możliwe jest uzyskanie 17-krotnego wzrostu wydajności. Różnica w efektywności jest mocno zauważalna i pobudzająca wyobraźnię. Wszystkich, marzycieli i tych pewniej stąpajacych po ziemi (ale oni rzadko sięgają gwiazd).

W 2014 świat obiegły informacje o tym, iż kolejne już państwo a dokładniej JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency ) na poważnie przymierza się do budowy na orbicie okołoziemskiej satelitarnej elektrowni słonecznej. Nieco wcześniej (nawet zdecydowanie, bo w latach 70-tych) nad problemem SSP (Space Solar Power) pracowała NASA, a ostatnio media ujawniły, że za temat zabrali się chińscy uczeni. Planowane elektrownie mają mieć moc rzędu 1GWp. Na razie trwają próby. Zespoły zapracowanych uczonych pochylają się nad technologią. Sukces. Tyle newsy. A rzeczywistość? Trochę bardziej szara i bez zadęcia. Oczywiście projekty są śmiałe oraz szalenie imponujące swoim rozmachem i technologią. Główne założenia projektu to umieszczenie na orbicie geostacjonarnej, czyli na wysokości 35 786 km nad równikiem elektrowni słonecznej o mocy 1 GWp oraz o powierzchni około 6 km2 i wadze od 1 000 do 10 000 ton (w zależności od projektu, tu Chińczycy przewidują niższą wagę). Projekty przewidziane są do realizacji tak około lat czterdziestych. Prawda jak to ładnie wygląda i brzmi? Oczywiście po drodze będzie jeszcze nieco problemów do pokonania. Natury technicznej a także ściśle z nimi powiązanego, wręcz nieodzownego dla pomyślnej realizacji projektu, aspektu ekonomicznego. Rzecz pierwsza to transport. Musimy wynieść w przestrzeń (w wersji optymistycznej) milion kilogramów materiałów i sprzętu. Na dzień dzisiejszy cennikowy koszt komercyjnego wyniesienia na LEO (niską orbitę) 1 kg ładunku wynosi 26,7 tys, USD, zaś na docelową GEO już 46,7 tys. USD. Zapewne przy lotach pełnoładunkowych uda się uzyskać znaczące obniżki bo inaczej koszt samego tylko transportu byłby wyższy od całego programu Apollo, obliczanego na 24,5 mld USD. Rozwiązaniem będą zapewne SSTO ( S ingle- S tage- T o- O rbit), jak na przykład rozwijany Falcon czy Skylon z jego arcyciekawym silnikiem Sarbre , czyli koncepcja jednostopniowych rakiet wielokrotnego użytku, umożliwiających osiągnięcie niskiej orbity przy koszcie transportu wynoszącym poniżej 1 tys. USD / kg ładunku. Na LEO ładunek mogłyby przejąć holowniki wyposażone w silniki jonowe które pracowicie wyniosą ładunek na docelową orbitę geostacjonarną. Oczywiście są też badane inne możliwości obniżenia kosztów logistyki ale o tym i o innych problemach związanych z realizacją SSP, porozmawiamy już przy następnym spotkaniu.