Все это фундаментальные работы, глубокие исследования в области физики твердого тела, но цели у них вполне конкретные — электростанции, например, в пустынных районах, где с площади в несколько квадратных километров снимается энергетический «урожай», достаточный для среднего города. Крупномасштабная солнечная энергетика многим специалистам представляется делом далекого будущего. Однако есть область, где уже сегодня широко используются солнечные электростанции, созданные на основе достижений физики полупроводников. Это установки, обеспечивающие электропитание космических аппаратов, и прежде всего долговременных орбитальных станций, телевизионных ретрансляторов, межпланетных лабораторий.
Размышляя о солнечной энергетике, мы неизбежно затрагиваем экологические аспекты потребления и производства энергии, о которых сейчас так много пишут во всем мире. Здесь, видимо, нужно выделить две главные проблемы. Одна из них состоит в определении того количества энергии, которое потребуется человечеству, и того количества, которое можно использовать без опасности для окружающей природной среды. Вторая проблема связана со способами добывания энергии, с использованием таких ее источников, которые не оказывали бы недопустимо вредного влияния на нашу среду обитания.
Вопрос о количестве потребляемой энергии на первый взгляд может показаться неуместным — какая вроде бы разница, сколько мы будем топить печей, зажигать электрических лампочек или сколько километров будут покрывать наши самолеты, поезда и автомобили? Земля находится как бы в холодильнике; она окружена ледяным космосом, и даже августовским днем температура за бортом реактивного самолета, летящего на высоте всего 10 километров, около минус 40 градусов. И сколько бы тепла ни выделяли все наши механизмы, оно ведь должно быть безболезненно поглощено бездонным космическим радиатором!
Но вот оказывается, что для планеты такого типа, как наша Земля, имеющей атмосферу, величина выделяемого тепла, которое определяется общим количеством потребляемой энергии, очень сильно влияет на тепловой режим тех самых областей, где живет и работает человек. Причем влияет не столько непосредственно, сколько через сложный усилительный механизм, главную роль в котором играет все тот же парниковый эффект. Сущность его не раз описывалась в печати, и я лишь скажу, что на поверхности Венеры в основном из-за сильного парникового эффекта температура достигает плюс 500 градусов Цельсия — для земной жизни малопривлекательная перспектива. Однако именно ее и нужно иметь в виду, развивая земную энергетику. Ведь сравнительно небольшой подъем температуры, связанный с чрезмерным производством и потреблением энергии, может привести к некоторому увеличению плотности облачного слоя, и за ним последует лавинообразное повышение температуры из-за парникового эффекта, который сам себя усиливает, повышая плотность облаков.
Если для оценок всеобщего потребления энергии пользоваться традиционными единицами измерения — калориями, джоулями или киловатт-часами, то придется оперировать очень большими и потому не очень наглядными числами — многими миллионами миллиардов и даже миллиардами миллиардов. Поэтому в мировой литературе для глобальных оценок и прогнозов часто употребляют новую единицу измерения, сокращенно обозначенную буквой Q и связанную со «старыми» единицами таким соотношением: Q — 2,5-1017 килокалорий = 1021 джоулей = 3•1014 киловатт-часов тепловой энергии. Чтобы представить то количество энергии, которое стоит за единицей Q, приведем такой пример: всего 0,3 Q тепла понадобилось бы, чтобы вскипятить все Азовское море; приблизительно столько же потребляет энергии все население планеты в год, а по прогнозам, годовое потребление энергии в 2000 году достигнет 0,8 Q; эксперты Десятой международной энергетической конференции оценили все геологические запасы угля примерно в 240 Q, запасы нефти и газа примерно в 60 Q (разведанные запасы примерно в 8—10 раз меньше); согласно оценкам тех же экспертов солнечное излучение приносит на Землю в год примерно 2000 Q.