ВОДЯНАЯ ПОСТЕЛЬ
В Соединенных Штатах производятся матрацы, наполненные водой, температуру которой можно регулировать. Спать на таком матраце — очень удобно, что особенно важно для людей, которые из-за тяжелой болезни прикованы к постели.
Электростанция на орбите
Человек стремится заменить свои труд работой машин, особенно там, где нужны большие затраты силы и времени. Он хочет быстро передвигаться с места на место. Однако мы не всегда помним о том, что без энергии машины и оборудование были бы совершенно бесполезными, мертвыми предметами. Чем больше появляется машин, заменяющих труд человека, чем мощнее они, тем больше энергии необходимо для того, чтобы оживить их.
Дефицит энергии, особенно тепловой и электрической, все острее дает о себе знать. Добыча газа, нефти и угля не покрывает спроса на это сырье. Кроме того, их сжигание приводит к загрязнению окружающей среды. Не меньше хлопот вызывают радиоактивные отходы, образующиеся при работе атомных электростанций. В связи с этим все больше внимания уделяют тем источникам энергии, использование которых не создает угрозы для естественной среды. Таким источником является в первую очередь — солнце.
В последние годы предпринимаются попытки использования солнечной энергии в технике. Примером могут служить построенные в некоторых странах экспериментальные солнечные печи. Огромные вогнутые зеркала, являющиеся основной частью этих печей, позволяют собрать в одной точке энергию, падающую на поверхность всего зеркала. Получаемая благодаря этому высокая температура используется, в частности, для плавки тугоплавких материалов. Солнечная энергия используется также с помощью соответствующих устройств для опреснения морской воды, обогрева жилых помещений, перекачки воды в мелиоративных системах.
Нельзя забывать также о возможности непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую. Это возможно благодаря солнечным батареям, которые устанавливаются на космических кораблях. Солнечные батареи, точнее говоря — фотоэлементы — это особая разновидность полупроводниковых диодов. Они сконструированы таким образом, чтобы падающий на них свет мог доходить до барьерного слоя, т. е. границы двух областей диода, отличающихся своими электрическими свойствами. Благодаря этому в момент освещения диода на его выводах появляется электрическое напряжение, и диод может служить источником тока. Величина упомянутого напряжения зависит от характера полупроводникового материала, чаше всего используется с этой целью кремний. Один кремниевый фотоэлемент позволяет получить при наиболее благоприятных условиях освещения ток напряжением около 0,5 В. Более высокое напряжение можно получить благодаря последовательному соединений элементов, а их параллельное соединение повышает величину тока.
Разумеется, чем больше поверхность элемента, тем больше и напряжение получаемого тока. Из практических соображений применяются элементы площадью от 1 до 5 кв. см. Они соединяются в системы, площадь которых зависит от требуемой мощности.
Самая большая солнечная батарея была установлена на американской космической станции Скайлаб. Она состоит из 312 тысяч отдельных элементов общей площадью 220 кв. метров и может дать при наиболее благоприятных условиях освещения ток мощностью 24 квт. Такие большие солнечные батареи изготовляются в виде пластин, которые при старте с земли сложены гармошкой. Недавно были опробованы батареи фотоэлементов, прикрепленных не к жесткой основе, а к гибкой пластмассовой фольге. На этой фольге имеется также сеть медных дорожек, соединяющих отдельные элементы, выполненные в виде печатной схемы.
Такие солнечные батареи могут быть свернуты в трубку, благодаря чему их можно без труда поместить в головке несущей ракеты.
Как уже упоминалось, мощность тока, даваемого освещенной солнечной батареей, прямо пропорциональна ее площади. Это породило идею создания больших систем фотоэлементов, которые превратят поступающую «даром» солнечную энергию в электрическую. Электростанции, работающие на солнечной энергии, к тому же не будут загрязнять окружающую среду. Однако при ближайшем рассмотрении оказалось, что такая электростанция, расположенная на поверхности земли и работающая для нужд предприятий и жилых поселков, имела бы серьезный недостаток. Ночью, а также днем при плохой погоде наступали бы перерывы в доставке энергии. Применение аккумуляторов для обеспечения непрерывного снабжения энергией — дело слишком сложное. В то же время поместив такую «солнечную электростанцию» на соответствующую земную орбиту, можно обеспечить почти непрерывное освещение ее солнцем.