В околопланетном пространстве существует огромный естественный "резервуар" природного электричества. Он образован вокруг планеты как мощный естественно подзаряжаемый от солнечной плазмы околоземный электрический конденсатор с обкладками "ионосфера-поверхность Земли". В этом пространстве на природной плазме работает природныйМГД-генератор. Именно он постоянно подзаряжает обкладки "ионосфера-Земля" этого околоземного конденсатора. Его мощность огромна и намного превышает суммарную мощность всех электростанций мира.

Парадокс ситуации состоит в том, что периодически и сам этот природный околопланетный электрический конденсатор бесполезно, а иногда и опасно частично разряжается во время аномальных природных явлений в разных точках планеты. Например, это происходит во время многочисленных гроз, циклонов, ураганов и землетрясений. Но, оказывается, вполне возможно использовать эту огромную возобновляемую энергию более полезно.

Мои исследования и исследования некоторых других российских ученых помогли раскрыть тайны природного электричества и тайны природных явлений. Теперь стало ясно, что в околопланетном космосе и на самой планете миллионы лет уже четко работают сверхмощные природные электрические генераторы и двигатели. Природное электричество поступает к планете исходно от Солнца через геомагнитные полярные каспы (зоны схождения магнитных силовых линий над магнитными полюсами планеты, примерно с высот 30-40 км над планетой), путем захвата природной плазмы геомагнитными силовыми линиями и далее накапливается в ионосферы планеты и ее радиационных поясах.

Благодаря наличию потока солнечного ветра, взаимодействующего с магнитосферой планеты, вокруг нее непрерывно работает околопланетный магнитогазодинамический генератор. Причем, это генератор с огромной, трудно постижимой для понимания по человеческим меркам мощности. Этот генератор порождает мощные электрические токи во всех токопроводящих сферах вокруг Земли и внутри нее. Эти токи взаимодействуют с геомагнитным полем и порождают электромеханические усилия вращения самой планеты, и ее подвижных сред. Например, океанические течения, движения расплавленной магмы внутри Земли и прочее.

Поэтому наша планета - это не просто огромный электрически заряженный космический шар и огромный магнит, но и супермощный экологически совершенный природный электромеханический преобразователь (мотор-генератор) солнечной энергии. Все процессы, происходящие на планете и вокруг нее - от полярных сияний, до ее вращения, времен года и непрерывного кругооборота всех природных явлений, - это по сути непрерывные и циклические процессы преобразования солнечной энергии в электромеханические и тепловые виды энергии природных явлений. Впервые я написал об этом механизме нашей планеты еще в 1984 г. [1]. Физические основы бестопливной космонавтики изложены впервые мною в [2].

Физические основы, методология и предпосылки создания бестопливной космической энергетики и космонавтики

Так давайте учиться у Природы планеты грамотно получать и преобразовывать электроэнергию. Я предлагаю новую чистую безотходную энергетику. Иначе говоря, предлагаю решать энергетическую и экологическую проблему цивилизации путем разумного технического использования мизерной части энергии природного электричества и геомагнетизма, т.е. научиться подключать наши нагрузки к этим природным генераторам. О том, как это лучше и проще сделать я и рассуждаю в этой статье. Техническая реализация нетрадиционных преобразователей такой дармовой электроэнергии околоземного космоса на борту орбитальных аппаратов вполне возможна уже в ближайшие годы, и это не утопия, а вполне близкая реальность. Такие новая космонавтика и новая космическая энергетика впервые были предложены в России. Сущность данного нового научно-технического направления состоит в разработке и исследовании новых способов и устройств использовании возобновляемой энергии околоземного космоса (природной плазмы ионосферы, электрического и магнитного полей планеты) для получения тяги и электроэнергии на борту бестопливных орбитальных космических аппаратов. Основные научно-технические изыскания по этому направлению космонавтики уже сделаны мною. В этой статье на данную тему показана техническая возможность и перспективность использования возобновляемой энергии околоземного пространства для создания в 21 веке перспективной бестопливной орбитальной космонавтики.

Параметры энергии и методология использования природного электричества

Конкретные данные о природном электричестве (концентрации и интенсивности природной плазмы, величинах напряженностей электрического и магнитного полей в околоземной магнитосфере планеты, в зависимости ее параметров от времени года, суток и т.д.) можно найти в отечественных и зарубежных справочниках [3], [4] и др. Не хватало только панорамного видения сущности этого механизма. Теперь это новое понимание процессов функционирования природного электричества возникло. Поэтому пора "запрягать" природную плазму в работу. До сих пор природную околоземную плазму пока не использовали в орбитальной бестопливной космонавтике, а, напротив, предохраняли космические аппараты от нее. Парадокс развития орбитальной космонавтики состоит в том, что до сих пор природная околоземная плазма являлась помехой для орбитальной космонавтики. Наиболее эффективно, на наш взгляд, - именно полезное использование природной околоземной плазмы в качестве рабочего тела в электрореактивных космических движителях. Это особенно перспективно достигается в околоземной ионосфере и в радиационных поясах планеты, например, ближайшие максимумы концентраций электронов на высотах 300-1000 км. Перспективность использования природной околопланетной плазмы в космических двигателях малой тяги и в иных космических электротехнологиях экологически безвредно по следующим причинам:

• запасы энергии природной плазмы и ее концентрация в околоземном пространстве настолько велики, что использование даже одной тысячной доли процента этой мощности покроет энергетические потребности человечества на ближайшее тысячелетие (10 Дж/год), в то время как плазменная оболочка планеты устойчива даже при ее 10% возмущениях, происходящих во время магнитных "бурь", обусловленных солнечными вспышками (см. [3] с.367);
• природная околоземная плазма непрерывно пополняется заряженными космическими частицами, преимущественно солнечным ветром, захваченными магнитной "ловушкой" Земли, в основном через приполярные каспы - щели, и затем разгоняется до скоростей м/с природными космическими ускорителями.

Рассмотрим более подробно основные устройства бестопливной энергетики будущего, которые могут применяться для полезного использования возобновляемой энергии околоземного космоса.

Тросовая орбитальная электромеханическая система

По сути - это помещенная в ионосферу планеты и ориентированно по радиусу к Земле, развернутая на орбите простая система, содержащая концентраторы природной плазмы в виде ажурных надувных электропроводящих сфер (6), (7) и электропроводящий трос (4) с электрической нагрузкой (5), (генераторный режим) или с внешним бортовым источником электроэнергии (солнечной батареей (1)).

Сущность и принцип работы такой тросовой энергетической системы основаны на эффектах генерации природного электричества и на законах электротехники - по сути, на законе Ома. Известно, что в околоземном пространстве от солнечной плазмы непрерывно работает ионосферный плазменный магнитогазодинамический генератор, работа которого основана на эффекте Холла силового взаимодействия солнечной плазмы, обтекающей магнитосферу планеты с геомагнитным полем. В результате происходит разделение разноименно заряженных частиц во всех околопланетных сферах, и возникают огромные природные конденсаторы. Именно этот механизм создает естественную огромную разность электрических потенциалов над планетой. Это напряжение огромно и составляет до 300-500 киловольт на высотах 50-100 км относительно поверхности планеты. Электрическая напряженность природного электричества с высотой падает, но еще весьма заметна в ионосфере планеты. Поэтому электропроводящий внутри и электроизолированный снаружи трос, растянутый за орбитальным спутником ориентируют (центрируют) преимущественно по радиусу к планете и выделяют на его концах как раз эту уже существующую разность электрических потенциалов в околоземной ионосферной, например, для получения электроэнергии.

а) генераторный режим работы тросовой системы

Получение электроэнергии в тросе становится возможным при подключении электрической нагрузки (5) в разрыв этого электроизолированного снаружи троса (4). Электрический ток частиц природной плазмы протекает как в туннеле по этой цепи через концентрирующие плазму зарядосборные электроды (6), (7) и через сам трос (4) с нагрузкой (5). Благодаря выделению на нем разности электрических потенциалов этого природного околоземного электричества, высокой электропроводности троса и благодаря достаточно высокой электропроводности ионосферной плазмы. По сути, тросовая система (рис.1) является концентратором и "туннелем" для прохождения через него природной плазмы. Главное для получения полезного максимального эффекта - это согласование сопротивления плазмы и сопротивления троса.

б) двигательный режим работы тросовой системы

В случае подключения вместо нагрузки источника электроэнергии от солнечной батареи появляется возможность изменения направления и силы тока через трос (4). Как известно из электромеханики, сила Ампера возникает при протекании тока через проводник, помещенный в постоянное магнитном поле. При этом проводник с электрическим током начинает двигаться в магнитном поле так, чтобы занять положение параллельно силовым линиям магнитного поля. Поэтому этот трос можно использовать как источник электромеханической силы. Это бывает нужным в космонавтике при необходимости маневра и поддержания орбиты спутника. Весьма перспективно использовать такой трос, прикрепленный жестко к космическому аппарату, для получения электромеханической тяги орбитального спутника. Для этого необходим бортовой бестопливный источник электроэнергии, который присоединяют в разрыв этого троса. Например, если присоединить в разрыв троса потенциалы от солнечной батареи, то получают электромеханическую силу тяги на борту орбитального спутника от этого троса (Сила Ампера). Это вполне возможно в ионосфере планеты благодаря существованию в ней огромных запасов природной ионосферной плазмы и наличию в ней разности электрических потенциалов.

Расчеты и эксперименты тросовой системы

Проведенные расчеты тросовой орбитальной энергетической системы при длинах троса от десятков метров до длины порядка 2-4 км, а также опыты на действующих макетах подтверждают возможность получения электромеханической силы (тяги) данного троса от взаимодействия данного проводника с током с геомагнитным полем Земли, достаточным для компенсации силы трения и даже существенного ускорения орбитального бестопливного аппарата на высотах от 200 до 3000 км В генераторном режиме работы такая тросовая система может обеспечить получение электроэнергии на борту ИЗС (искусственного спутника Земли) до 30-50 квт при длине троса несколько километров в теневой части на высотах орбиты примерно 300-500 км. Особое преимущество тросовой системы - это относительная простота и дешевизна такого нетрадиционного орбитального тросового двигатель-генератора. В исходном состоянии трос и надувные электроды компактно свернуты и размещены в капсуле орбитального космического спутника. Развертывание троса на орбите весьма просто и удобно в случае наличия на борту спутника устройства его развертывания (типа безынерционной катушки спиннинга), надувных конструкций зарядосборных электродов и с применением для троса материалов с механической памятью.

Для этого нами предложены простые и полезные способы его разрядки через полезную нагрузку с получением электроэнергии на Земле или в космосе. Для этого надо только организовать управляемый разряд обкладок этого конденсатора через полезную электрическую нагрузку. Наш способ использования возобновляемой энергии этого генератора для нужд мировой энергетики основан на простейших законах электротехники и электроэнергетики подсоединения параллельных нагрузок к источнику электроэнергии. Частичная управляемая разрядка этого ионосферного конденсатора экологически безопасна, поскольку постоянно происходит реально в природе. Поэтому часть энергии разряда данного природного конденсатора электричества может быть использована для получения полезной электроэнергии в наземной нагрузке.

Новые предложенные мною источники энергии такого типа показаны упрощенно на рис. 1. В состав устройства (рис.1) в наземно-ионосферном варианте входит ионизатор (6), размещенный на электроизоляторе (7). Над ним размещены торообразныезарядосборные электроды (4), соединенные с электрической нагрузкой (3) и электрозаземлителем (5), углубленным в мокрый грунт (2). Ионосфера (1), и (8)- конус разрядки тока ионосферы на нагрузку (3). В качестве источника ионизирующего излучения целесообразно использовать рентгеновский лазер.

Такая бестопливная мощная наземно-ионосферная электростанция (рис.1) реализуется на Земле путем подключения одного конца электрической полезной нагрузки к ионосфере, заряженной положительно относительно поверхности планеты, через ионизирующий луч, направленный с поверхности Земли в ионосферу или в обратном направлении из космоса на Землю, причем другой конец электрической нагрузки надежно заземляют, либо размещают в природном электролите, например, в Мировом океане.

Опишем подробнее работу этого устройства по упрощенной схеме (рис.1) в наземно-космическом варианте. Вначале с Земли от ионизатора (6) создают направленную ионизацию атмосферы вплоть до ее верхних слоев и края ионосферы (20-30 км над планетой). Поскольку величина напряжения этой природной обкладки (1) ионосферного конденсатора относительно поверхности (2) планеты огромна (порядка 300-400 киловольт), то процесс ионизации атмосферы заканчивается вскоре тлеющим или коронным тихим разрядом ионосферного потенциала по ионизирующему лучу на электроды (4) и заземлитель (5). После надежного электрического пробоя ионосферы на нагрузку и формирования конуса (8) токовой разрядки ионосферы на землю ионизирующий источник может быть отключен. Далее по мере нарастания тока разрядки ионосферного конденсатора включают параллельно электродам (4) электрическую нагрузку (3) с максимальным сопротивлением и постепенно выводят требуемый ток нагрузки за счет регулирования параметров нагрузки (3). Таким образом, ионизирующий луч от ионизатора (6) создает электропроводящий канал (8) разрядки ионосферы (1) в токопроводящие слои Земли (2) через заземлитель (5), электрод (4) и полезную электрическую нагрузку (3).

Создание такой нетрадиционной электростанции реально благодаря огромному запасу электроэнергии природного околоземного конденсатора и наличию механизма его естественного постоянного возобновления от природной ионосферной плазмы и Солнечного ветра.

Данные способ и устройство могут обеспечить электроэнергией либо отдельного электропотребителя, значительной мощности (сотни мегаватт) с регулированием снимаемой мощности, которое осуществляется посредством регулируемой нагрузки, либо вообще всю цивилизацию при условии безопасного размещения таких установок в пустынных безлюдных местах без ущерба для окружающей среды. Максимальная мощность снимаемой электроэнергии с ионосферы максимальна в зимний период, поскольку поток солнечного ветра в этот период к планете максимален.

Способы использования природного ионосферного электричества

Как наиболее просто преобразовать энергию разряда ионосферы в полезные виды энергии. На мой взгляд, наиболее целесообразно и просто превратить энергию токового разряда в тепло посредством электронагрева резервуаров с водой. Для получения тепловой энергии пара из энергии разряда ионосферного конденсатора (рис. 1), в качестве нагрузки используют сверхмощные электропарогенераторы, через которые и пропускают мощные токи разряда ионосферы. Полученный пар используют далее по назначению - и для теплоснабжения городов, и для выработки электроэнергии посредством традиционных паровых турбин и теплоэлектростанций. Более прямой путь - это преобразование электроэнергии на нагрузке в электроэнергию стандартных параметров, например, с помощью мощных высоковольтных преобразователей частоты (инверторов). Но данный путь технически более сложен.

В космическом варианте осуществления разрядки ионосферы с орбитального спутника ионизатор и полезную нагрузку устанавливают на самом спутнике.

Способ и устройства проверены пока только в лабораторных условиях. Данный тип устройств полезной разрядки этого конденсатора уже исследован мною на действующих макетах и математических моделях Расчетами и экспериментами доказано, что настоящий способ получения электроэнергии из природного электричества является экологически чистым и может служить альтернативой существующим способам традиционного получения электроэнергии. Кроме того, он может также служить в перспективе эффективным способом управления погодой и климатом планеты.