ПОСЛЕЗАВТРА

Подводные аппараты на солнечной тяге исследуют океаны

Как это ни парадоксально, но человечество сегодня знает гораздо больше о далеких планетах, нежели об океанах Земли. Фактически менее 5% мирового морского дна было должным образом изучено и нанесено на карты. Когда же дело доходит до исследования морских экосистем и способов их сохранения, на передний план выходят такие передовые технологии, как автономные необитаемые подводные аппараты (далее АНПА). Однако прежде чем посылать такую машину в пучины океана, следует определиться с тем, как ее обеспечивать энергией. И тут следует обратить внимание на неиспользованный потенциал солнечной энергии.

 Если вкратце, солнечная энергия действительно может стать лучшим выбором АНПА, в то время такие возобновляемые источники, как энергия волн и приливов, весьма зависимы от местоположения. Солнечная энергия лишена этих ограничений, и может быть использована в глубоководных миссиях двумя способами:

  — с помощью технологии OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion), т.е. энергии температурного градиента морской воды. В этом случае установка получает энергию за счет разницы температур в верхних и нижних слоях воды.

  — с помощью фотовольтаики, или солнечных панелей, которые после некоторой адаптации могут применяться аналогично тому, как их используют на суше.

 Вопреки тому, как это может показаться на первый взгляд, солнечный свет может проникать сквозь толщу воды на глубину до 50 метров, особенно в спектре от зеленого до синего. Однако использование солнечных панелей под водой связано с рядом трудностей. Во-первых следует разработать новые фотоэлементы, оптимизированные на подводный спектр света, поскольку применяемые на суше панели более ориентированы на красную часть спектра. Вдобавок к этому предстоит решить и проблему крайней чувствительности кремниевых панелей к соли и влаге, а также органическому обрастанию.

 Специалисты Нью-Йоркского университета предложили свои разработки, помогающие решить данные проблемы подводных солнечных панелей. Так, результаты проведенных испытаний показали, что наибольшую эффективность в подводном использовании показывают панели, включающие в себя теллурид кадмия, фосфид галлия-индия (InGaP) и другие материалы с более широким диапазоном светоприема, чем традиционный кремний. Отличную производительность показали и фотоэлементы из перовскита. Что же касается борьбы с органическим обрастанием, то тут могут помочь новые нетоксичные прозрачные покрытия. 

Несмотря на то, что сегодняшние разработки подводных солнечных панелей все еще находятся в зачаточном состоянии, общественности уже было представлено несколько интересных прототипов. Одним из них является проект PEARL Массачусетского технологического института, представляющий собой плавучую платформу с солнечными панелями, выполняющую роль зарядной станции для подводных аппаратов. Такое решение позволяет избежать сложности, связанные с утилизацией солнечного света на больших глубинах.

 Еще одной интересной разработкой является SAUV II, представляющий собой подводный аппарат на солнечной тяге, предложенный Институтом автономных подводных систем США (Autonomous Undersea Systems Institute). Прототип, внешне напоминающий ската, способен погружаться на глубину до 500 метров, что облегчает проведение подводных исследований. Подобно морским млекопитающим вроде дельфинов или китов, аппарат периодически поднимается на поверхность для подзарядки батарей. Изготовленная из стеклопластика машина оборудована GPS, эхолотами, датчиками глубины, гироскопами и системами передачи данных по радио и спутниковой связи.