Освоение космоса, начавшееся неполные 60 лет назад, требовало передовых технологий, принципиально отличавшихся от полученных до того плодов прогресса. Может показаться, что для запуска и работы на орбите спутников, кораблей и обитаемых станций, нужны сугубо прикладные разработки, вряд ли применимые на Земле. Но дело обстоит с точностью до наоборот: космические программы Советского Союза и США, по стопам которых шли другие страны, дали множество технологий, ставших сегодня обыденными. Например, отличающиеся оранжевым свечением натриевые лампы высокого давления, которые повсеместно используются в системах уличного освещения. Американская компания General Electric, представившая их на рынке в конце шестидесятых годов прошлого века, воспользовалась наработками военных. Но в нашем отечестве они стали одним из продуктов, которые были созданы в ходе работ по программе «Энергия – Буран», стартовавшей в 1976 году и закончившейся единственным полётом советского космического челнока 15 ноября 1988 года.

Создание «Бурана», во многом превосходившего американский «Спейс шаттл», и ракеты-носителя для него дало народному хозяйству более 300 технологий. Разработка специального покрытия, способного выносить высочайшие температуры, к примеру, вылилась в производство теплоизоляции для жилых зданий. Примерно в то же время, когда её начали выпускать, по всему миру уже активно внедряли другие технологии, накопленные за первые десятилетия космической эры.

Ближе к Солнцу

«НАСА было первопроходцем в использовании энергии Солнца для космических аппаратов и очень активно поддерживает программы Министерства энергетики [США] по её применению на Земле», – сказано в одном из отчётов Национального авиакосмического агентства о «побочных продуктах» освоения околоземного пространства, которые начали публиковать в 1976 году. Действительно, впервые солнечные батареи появились на американском спутнике «Авангард-1» (Vanguard), запущенном 17 марта 1958 года по программе Международного Геофизического года. Это старейший аппарат, до сих пор находящийся на орбите. Полуторакилограммовый металлический шар с шестью антеннами оснастили солнечными панелями для питания маломощного радиопередатчика, который он нёс на борту, энергоснабжение остального оборудования обеспечивала ртутно-цинковая батарея.

Счёт в разворачивающейся космической гонке шёл на дни и недели, максимум на месяцы. Советский «Спутник-3» отправился на орбиту 15 мая 1958 года. Он был оснащён солнечными элементами, которые сотрудники научно-производственного объединения «Квант» создали под началом его основателя и руководителя, выдающегося специалиста по технологиям безмашинного производства электричества Николая Лидоренко. Фотовольтаика и в этом случае играла вспомогательную роль – панели обеспечивали питание радиомаяка. Но американский опыт – благодаря солнечной энергии «Авангард-1» проработал до 1964 года – показал, что это направление перспективно. А исследования будущего Нобелевского лауреата Жореса Алфёрова, в результате которых появились гетероструктурные полупроводники, позволили значительно повысить отдачу батарей. Так что на «Луноходе-1», коснувшемся поверхности спутника Земли 17 ноября 1970 года, уже стояли солнечные элементы на базе соединения галлия и мышьяка.

С небес на землю подобные технологии спустились к началу семидесятых. Наряду с панелями, вырабатывающими электричество, начали распространяться и солнечные коллекторы, использующие энергию Солнца для нужд отопления. Начиналась их история с преобразователей тепла для орбитальной станции «Скайлэб». А подходящие для них материалы разрабатывались и по ходу «лунной» программы «Аполлон». Эффективное использование энергии ветра также стало возможным благодаря исследованиями в области освоения космоса.

Свой лунный модуль

Нефтяной кризис 1973 года, позволивший Советскому Союзу увеличить поставки сырья за рубеж, подтолкнул западные страны не только к поискам альтернативных источников энергии, но и к энергосбережению. И в этой области космические разработки оказались как нельзя кстати. Оценки тех времён показывали, что около 30% топлива, сжигаемого для отопления жилых и промышленных зданий, расходуется из-за утечек тепла через плохо изолированные стены и крыши. В качестве если не решения, то средства диагностики проблемы появилась технология тепловизионных обследований, без которых сегодня немыслимо составление качественных энергетических паспортов строений. В частности, специалисты Научно-исследовательского центра имени Льюиса, стремясь привлечь внимание общественности к проблеме неэффективного использования ресурсов, вооружились методом инфракрасной термографии для съёмки крыш домов с самолёта и получили снимки, наглядно демонстрирующие утечки тепла.

Созданием технологий диагностики работы в области энергосбережения не ограничились. Техника из космоса дошла и до энергетических машин. Нашла она воплощение в инфракрасных обогревателях. Принцип, лежащий в их основе, прост: лучи нагревают только поверхность – тело человека, стены или пол, так что энергия не растрачивается на обогрев воздуха. Чтобы наружная поверхность нагревателя излучала больше энергии, в НАСА предложили наносить на неё материал, использовавшийся в качестве защитного покрытия лунных модулей и – в дальнейшем – шаттлов. Соображения экономической эффективности, помноженные на космические разработки, стали двигателем изобретения теплообменников, позволяющих использовать вторичное тепло.

Те, кто имеет дело со станками и промышленной техникой, отмечают, что немалый потенциал повышения энергоэффективности кроется в электроприводе оборудования. Из космоса в эту область пришли контроллеры, регулирующие подаваемое напряжение в зависимости от его загрузки. Технологии высокого полёта пришли в энергетику и в виде новых разновидностей паровых турбин и клапанов для блоков АЭС. Того, что сегодня кажется обыденностью, но когда-то было самым настоящими прорывом. Сопоставимым с пуском первого искусственного спутника Земли, пилотируемым полётом на орбиту, выходом человека в открытый космос или высадкой на Луну.