Новый магнетрон приблизит появление космических электростанций

Учёные из Сеульского университета Ханъян представили разработку, которая может сделать реальностью идею космических солнечных электростанций — орбитальных станций, собирающих солнечную энергию и передающих её на Землю при помощи микроволн.

Такие установки смогут работать круглосуточно, не завися от времени суток и погодных условий, а потери при передаче энергии будут минимальными.

От теории к реальности

Концепцию космических СЭС предложил в 1968 году американский инженер Питер Глейзер. Однако в течение десятилетий проект оставался нереализуемым из-за дороговизны и низкой эффективности микроволновых передатчиков.
По расчётам Китайской академии космических технологий, для станции мощностью 1 ГВт требуется более 128 тысяч магнетронов, весом свыше 4000 тонн и стоимостью почти 9,2 млрд долларов.

Прорывное решение
Команда из Ханъяна предложила заменить классические нагреваемые катоды на полевые эмиттеры, использующие эффект автоэлектронной эмиссии.
Такая конструкция не требует подогрева, делает устройство проще, легче и надёжнее — а значит, значительно снижает стоимость вывода и обслуживания на орбите.

Инженеры также переработали внутреннюю архитектуру магнетрона, применив схему «восходящего солнца». Асимметричная форма резонаторных полостей стабилизирует генерацию, устраняя паразитные колебания без дополнительных элементов.

Результаты испытаний
Моделирование показало: новый магнетрон при напряжении 23,5 кВ и магнитном поле 0,3 Тл выдаёт мощность свыше 100 кВт с эффективностью 85%.
Для сравнения, существующие аналоги дают лишь 10–15 кВт при КПД около 60%.
Таким образом, новинка оказалась в восемь раз мощнее и на четверть эффективнее при тех же размерах.

Экономия миллиардов
По оценкам исследователей, внедрение новых магнетронов позволит сократить массу и стоимость подсистемы беспроводной передачи энергии примерно на треть.
Это снизит общую стоимость орбитальной станции с 28 до 19,6 млрд долларов.

Перспективы на Земле
Помимо космоса, технология может применяться и на Земле — для беспроводной зарядки электромобилей, питания удалённых объектов и развития энергетической инфраструктуры будущего.