СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №1/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2015 Тенденции развития аэрокосмических энергетических систем с лазерными каналами передачи энергии Часть 1 В статье рассмотрены принципы построения лазерных систем для передачи энергии на удалённые объекты через турбулентную атмосферу. В качестве мощного источника излучения наземного базирования предложено использовать волоконные лазеры с выходной мощностью 100…1000 кВт. Энергия передаётся с помощью зеркала-ретранслятора, размещённого на стратосферном дирижабле. Процесс передачи оптимизирует адаптивная оптическая система. Александр Сигов, Владимир Матюхин (Москва) В ВЕДЕНИЕ – ТРАНСПОРТИРОВКА ЛАЗЕРНОЙ ЭНЕРГИИ ПО СТРАТОСФЕРНЫМ МАГИСТРАЛЯМ В последние годы активно обсуждает- ся проблема передачи энергии в около- земном воздушном и космическом про- странстве с помощью лазерного излу- чения [1–3]. Интерес к этой проблеме связан, прежде всего, с тем, что нару- шение снабжения электрической энер- гией стратегически важных наземных, воздушных и космических объектов, включая высотные (стратосферные) платформы и искусственные косми- ческие аппараты на низких и высо- ких орбитах, влияет на функциональ- ность систем безопасности и приведёт к значительным финансовым поте- рям. Решить проблему доставки энер- гии на эти объекты можно с помощью лазерных систем передачи энергии (ЛСПЭ) [2, 3] путём беспроводной трансконтинентальной транспорти- ровки мощных информационно-энер- гетических потоков по стратосферным и космическим магистралям над терри- торией страны. Возможности ЛСПЭ в значительной мере определяются видом базирова- ния, которое может быть наземным, морским, воздушным (на самолёте или аэростате) либо космическим. Рассто- яния, на которые лазерные системы должны будут передавать энергию, зависят от целевого назначения и вида базирования (от единиц до десятков тысяч километров). Процесс передачи энергии при наземном расположении ЛСПЭ зависит от состояния атмосферы и от погодных условий. При наземном и воздушном базировании приходит- ся преодолевать весьма жёсткие возму- щающие факторы. Влияние облачности, осадков и дру- гих явлений низких слоёв атмосфе- ры на передачу лазерного излучения уменьшается с подъёмом на высоту выше 20 км. Три четверти массы атмо- сферы сосредоточены в нижних сло- ях до 10 км. Выше воздух значительно разрежен, хотя его частицы обнару- живаются на высоте 2000–3000 км над земной поверхностью. Нижний слой атмосферы (тропосфера, 10–15 км) нагревается от Земли, температура воз- духа с высотой падает на 6 ° С/км. В тро- посфере находится почти весь водяной пар, образуются все облака, происхо- дит формирование и перемещение воздушных масс, образование цикло- нов и антициклонов (см. рис. 1). Лазер- ное излучение может передаваться на значительные расстояния по поверхно- сти Земли при использовании несколь- ких систем ретрансляции стратосфер- ного или космического базирования (см. рис. 2). Стратосферное размещение ЛСПЭ позволяет дорабатывать и ремон- тировать аппаратуру. Поэтому техни- ка и технология систем ЛСПЭ должны быть доведены до совершенства для стратосферного базирования, после чего можно переходить к созданию космических лазерных систем. Вопро- сы построения комплексов лазерно- го энергообеспечения (КЛЭО) актив- Рис. 1. Структура атмосферы Земли по высоте