Экономика орбитального осветительного зеркала

[Карлсон]

вот довольно подробное описание эксперимента Знамя-2 из архива НК за 93-й год

Расстыковка КК "Прогресс М-15" и эксперимент "Знамя-2"

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/040/02.shtml

[Карлсон]

http://src.space.ru/inform-r.htm

Оценка окупаемости. Предварительные оценки, основанные на сокращении расходов по освещению больших городов, показывают, что вводимая в эксплуатацию система космического освещения может окупиться в течение 3-5 лет. Расходы могут также покрываться за счет использования системы для оказания помощи при стихийных бедствиях и катастрофах.


ИМХО, эта оценка вызывает сомнения: при таких сроках окупаемости проект был бы давно реализован.

[KBOB]

Выглянул я как то вечером в окошко на ночную мглу бледно подсвеченную городскими фонарями и тусклым светом в окнах и вспомнился мне эксперимент на орбите с зеркалом из тонкой зеркальной  плёнки ...
Речь идёт о простейшей подсветке поверхности земли орбитальным зеркалом без каких-нибудь мудрёных преобразований света в микроволны, а на земле опять блин в свет лампочки  :twisted:
Если не ошибается гугль, то от 40 до 50% всей электроэнергии планеты уходит в банальное освещение с КПД лампад 2-5%  :evil:
Мысль о стоимости спутника (спутников) потребных для освещения такого города как Питер (Казань/Новосибирск) в ночное/зимнее время, его/их ресурс (эффективное время зеркальной плёнки пока ее не посекут микрочастицы), ну и насколько эффективно это для среднего города, ведь кроме эл. энергии экономится инфраструктура, столбы, лампы, электрики, тонны медного и алюминиевого провода ...

Освещение из космоса, выполненное впервые в мировой практике, осуществили в предрассветные часы над Западной Европой. Световое пятно, отраженное рефлектором, размером около 5 километров скользило по Земле со скоростью около 8 км/сек от районов южной Франции через Чехословакию, Германию, Польшу и растворилось в лучах восходящего солнца над Белоруссией. В то утро погода не благоприятствовала эксперименту,   Европа оказалась покрытой почти сплошной облачностью. Тем не менее, многие люди из разных районов сообщили о вспышке света из космоса. Метеорологи из альпийской станции в Германии также прислали сообщение, хотя уровень освещенности оказался лишь на уровне одной полной луны (лунетты). Два витка спустя, после того как эксперимент был по существу закончен, отстреленный отражатель хорошо наблюдался над Канадой, где стояла ясная погода. На канадское телевидение пришло очень много сообщений, очевидцы даже присылали любительские фотографии.

Вы понимаете две основных проблеммы.
1. Зеркало должно висеть на геостационаре т.е. на расстоянии 36000км (а в эксперименте была орбита высотой ~300км).
2. Облачность мягко говоря мешает.

[Инженер проекта]

Ё-маё, этож все сурки от бессонницы сдохнут!  

[Fakir]

Кель проблем - бум их опылять с самолётов снотворным!

[Fakir]

Вы понимаете две основных проблеммы.
1. Зеркало должно висеть на геостационаре т.е. на расстоянии 36000км (а в эксперименте была орбита высотой ~300км).

Кому должна? Кто сказал?

Если вшивенькое зеркальце в 20 метров диаметров дало пятно в 5 км и ощутимой яркости... это очень кое-что.

[KBOB]

Вы понимаете две основных проблеммы.
1. Зеркало должно висеть на геостационаре т.е. на расстоянии 36000км (а в эксперименте была орбита высотой ~300км).

Кому должна? Кто сказал?

Если вшивенькое зеркальце в 20 метров диаметров дало пятно в 5 км и ощутимой яркости... это очень кое-что.

Нужно в одно место светить, а не со скоростью 8км в секунду!

[fan2fan]

Зеркала эти похожи на будущие (лет через 30-50) цели индийской программы: будет же завершение урбанизации в стране крайне бедной энергоресурсами :-). Допустим, в крупных городах там будет жить 1 млрд. чел. (из 2 млрд. населения), они с неизбежностью будут концентрироваться на небольшой площади (вся площадь Индии - порядка 3 млн. кв.км, причем по экологическим причинам значительные территории надо резервировать под дикую природу - сейчас там около 500 заповедников и национальных парков; это не говоря о с/х). Можно предположить, что площадь крупных городов может уложиться в 50 тыс. кв. км (при 20 тыс. жит на кв. км - это возможно, исходя из современной территории и населения Дели, если я не пропустил каких-то подовдных камней). Против говорит близость Индии к экватору (впрочем, возможно, они смогут продавать избыточные световые ресурсы в южное полушарие)...

[ronatu]

Вы понимаете две основных проблеммы.
1. Зеркало должно висеть на геостационаре т.е. на расстоянии 36000км (а в эксперименте была орбита высотой ~300км).

Кому должна? Кто сказал?

Если вшивенькое зеркальце в 20 метров диаметров дало пятно в 5 км и ощутимой яркости... это очень кое-что.

Нужно в одно место светить, а не со скоростью 8км в секунду!

А иначе... Несколько зеркал... Орбита как у Молнии... Постоянная ориентация на объект размером 5-10 км....

[Alex_II]

А иначе... Несколько зеркал... Орбита как у Молнии... Постоянная ориентация на объект размером 5-10 км....

Ну, десяток зеркал 100х100  на ОТМ может оказаться дешевле одного километрового на стационаре. К ним правда придется сваять не совсем тривиальный служебный борт для поддержания ориентации на заданную "точку" на поверхности...
Но мне больше интересно другое. Арктика сейчас и так подтаивает, а если мы еще создадим такую точку с подогревом... Мы там вечно действующий циклончик не получим?

[Карлсон]

слишком незначительный рост температуры  для сколь-нибудь заметных климатических изменений

[Alex_II]

слишком незначительный рост температуры  для сколь-нибудь заметных климатических изменений

Если бы климат не находился сейчас в процессе изменения, я б и не интересовался... А так - он сейчас действительно сдвигается в сторону потепления (в Арктике, во всяком случае - точно, когда это в Н. Уренгое в ноябре-декабре было около 0С ?) и даже минимального подогрева может оказаться достаточно для чего-нить интересного...

[cisco]

слишком незначительный рост температуры  для сколь-нибудь заметных климатических изменений

Если бы климат не находился сейчас в процессе изменения, я б и не интересовался... А так - он сейчас действительно сдвигается в сторону потепления (в Арктике, во всяком случае - точно, когда это в Н. Уренгое в ноябре-декабре было около 0С ?) и даже минимального подогрева может оказаться достаточно для чего-нить интересного...

Мне кажется лучше солнечный подогрев чем тот же подогрев атмосферы ТЭЦ на газе или мазуте...
PS. В свойствах зеркала можно подшаманить отсечку отражения высоко энергетических ИК и УФ спектров

[Alex_II]

Мне кажется лучше солнечный подогрев чем тот же подогрев атмосферы ТЭЦ на газе или мазуте...
PS. В свойствах зеркала можно подшаманить отсечку отражения высоко энергетических ИК и УФ спектров

А это вопрос - ни одна ТЭЦ не греет до кучи с отапливаемыми объектами еще и атмосферу (во всяком случае на всю её толщину). Зеркало - будет греть... Впрочем, думаю трепать эту тему можно долго, это надо считать и моделировать чтоб получить что-то определенное...
Если изменить спектр, отражаемого зеркалом света - куда пойдут отсеченные частоты? В смысле - оно будет их поглощать или пропускать? Если просто поглощать - будет греться. Если пропускать - то не поставить ли нам на обратной стороне этого зеркала еще пленочку - только уже СБ, заточенные под пропускаемый зеркалом свет? Так можно эффективную ориентацию сделать для такого спутника - на СПДшках или ионниках...

[cisco]

угловой размер Солнца составляет 0,5 градуса, с таким же углом будут расходиться и лучи от плоского зеркала, если его диаметр будет 1 км, то с 500 км орбиты (ниже нельзя - торможение очень сильное) это даст 5,4 км, а с 5000 км это будет уже 44,6 км. ОТМ даст ещё в 8 раз большее пятно - освещённость, по сравнению с низкой орбитой, упадёт в 7000 раз.

Меня немного смущает солнечный ветер, по аналогии с обычным ветром давление света и сол. ветра при большой площади зеркала будет иметь немалую парусность как проблема сдвиг орбиты и как выгода - лавирование по орбите. Ну и изгиб паруса чем больше парус, тем больше изгиб. В идеале подогнать размер паруса под изгиб в 0,5 градусов углового размера Солнца в итоге имеем на земле зайчик равный зеркалу.

[Chilik]

У меня какие-то бумажки по этой теме на работе, поэтому сейчас по памяти.

Для создания сколько-нибудь полезного эффекта яркость освещения должна составлять хотя бы 0.01-0.1 солнечной. Так как размеры "зайчика" в силу геометрии задачи будут минимум 10-20 км, то на орбите должны висеть зеркала площадью во много км2.

Программа "Знамя" позиционировалась как система, способная обеспечить круглосуточное освещение района черезвычайной ситуации либо дневное освещение городов, находящихся в условиях полярной ночи. По техзаданию требовалось создать такую же освещённость, как в ночное время для заводских дворов или редко используемых коридоров (по памяти - что-то типа 10 люкс, но могу провраться раза в 3). То есть никаких 0.01 от солнечной. Кстати, если Вы фотограф, то прекрасно знаете, что это реально дофига и столько и не нужно. Диаметр зеркала - около 200 метров, естественно, с системой наведения. Вот этот момент, управление зайчиком, не был отработан на орбите. Планировалось несколько спутников для непрерывного освещения точки.

40-50% это многовато, реально не более 10-30%.

Терминатор у себя в штате запретил лампы накаливания. Так что КПД уже не 3, а ~50%. И ещё реплика: свет в, пардон, сортире со спутника не обеспечить. А уличное освещение - нельзя (от сильного ночного света у многих крыша едет сильнее, чем от его недостатка).

Квадратный метр плёнки может весить один грамм - вместе с металлизацией. Квадратный километр, соответственно, будет весить тонну.

Была ссылка на "Знамя" в НК. Там 20-метровая система весила всего килограмм 7 (по памяти). Ваш счёт для больших площадей не пройдёт - не верю, что можно обеспечить механическую жёсткость и демпфирование колебаний для целенаведения с достаточной скоростью.

[Николай Дзись-Войнаровский]

40-50% это многовато, реально не более 10-30%. В масштабах России это до 5 млрд. долларов в год (это если вы во всех городах в РФ разом электрический свет замените на солнечно-зеркальный).

А теперь давайте попробуем посчитать, сколько стоит солнечное зеркало (или система зеркал) способное осветить всю Россию (долларов в год). И сравним.

И это будет нулевое приближение.

Ладно. поговорю сам с собой  

5 млрд. долларов это примерно 50 запусков "Протона", т.е. грубо говоря по одному геостационарному зеркалу на ракету. Одно зеркало - на один город. Думаю, в нулевом приближении можно считать, что 50 городов в РФ потребляют 90% электричества.

Внимание, господа знатоки, вопрос: сможем мы уложить нормальное ГСО-зеркало для освещения города в "Протон"?

[cisco]

5 млрд. долларов это примерно 50 запусков "Протона",

Это 1 протон у вас 100 млн? Я слышал 25, соответственно 200 запусков за те же деньги, да и скидку на таком количестве дают немалую ...

[Димитър]

Мне кажется лучше солнечный подогрев чем тот же подогрев атмосферы ТЭЦ на газе или мазуте...
PS. В свойствах зеркала можно подшаманить отсечку отражения высоко энергетических ИК и УФ спектров

А это вопрос - ни одна ТЭЦ не греет до кучи с отапливаемыми объектами еще и атмосферу (во всяком случае на всю её толщину). Зеркало - будет греть...

     
Как раз ТЭС и греет атмосферу! На каждый киловатт электричества выделяются не менее 2 кВт тепла. То есть: При к.п.д. освещении в 100 % атмосфера будет нагреваться В ТРИ РАЗА БОЛЬШЕ, чем от солнечного зеркала, а при к.п.д. в 50 % (как у современных высокоэффективных осв. тел) - в 6 раз!
Так что при замене лампочек зеркалом не будет нагревание, а наоборот - ОХЛАЖДЕНИЕ.

[Andrey]

Давайте прикинем диаметр зеркала.
С геостанционара диаметр зайчика будет 36000*0.5*2*pi/360=314км.
Городское освещение гдето 3 люкса, яркое Солнце 100000 люкс.
Значит диаметр зеркала (3/100000)^0.5*314=1.7км.
Но все это для экватора, зеркало над головой и полночь.  
Но Россия не на экваторе значит ориентируемся на 2км.
Второй момент облачность. Облачность запросто съест 2 порядка от освещенности и диаметр возрастает до 2*100^0.5=20км.