СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №1/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 19 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2015 Космическая система управления стратосферных постов Стратосферный ретранслятор Передающий стратосферный комплекс Приёмный стратосферный ретранслятор Плавучая АЭС – генератор энергии Потребитель электроэнергии а б но рассматриваются, практически, во всех странах, занимающихся решени- ем космических задач. Разрабатывают- ся технологии и элементная база для построения ЛСПЭ на базе стратосфер- ных платформ и аэростатов. Система ЛСПЭ функционирует сле- дующим образом. Излучение мощных лазерных источников формирует- ся в пучок с заданными параметрами и направляется на бортовую оптиче- скую систему высотного дирижабля, оснащённую опорным источником и системой ретрансляции излучения. Опорный источник необходим для высокоточного наведения лазерного излучения, контроля и последующей коррекции атмосферных искажений в нём на восходящей трассе. А систе- ма ретрансляции позволяет направ- лять мощное лазерное излучение на различные воздушные или космиче- ские объекты (потребители энергии), оснащённые приёмными фотоэлектри- ческими (ФЭ) панелями, преобразую- щими лазерное излучение в электриче- ский ток. Слежение за центром панели осуществляется системой ретрансля- ции по опорному источнику. Для про- странственной ориентации приёмных ФЭ-панелей относительно лазерного пучка используется оптико-электрон- ная система наведения ФЭ-панелей преобразователя. Аппаратное управ- ление функционированием КЛЭО осу- ществляется по наземным и космиче- ским каналам связи в радио- или опти- ческом диапазонах. Максимальная дальность однопролёт- ной стратосферной магистрали состав- ляет до 750 км. Максимальная переда- ваемая световая энергия – до 10 МВт, а диаметры ретранслируемых световых пучков – от 2 до 10 м. Длины волн излу- чения – 0,8–0,9 мкм, 1,06–1,15 мкм или 1,315 мкм. Максимальная эффектив- ность преобразования световой энер- гии в электрическую – 30%, а потери в стратосферных и ретрансляционных элементах на однопролётной магистра- ли не превышают 0,1 дБ. Высота стра- тосферной энергетической магистра- ли составляет более 20 км. Основным ограничивающимфакто- ром предлагаемой концепции являет- ся тропосферный слой атмосферы Зем- ли. Для преодоления негативного вли- яния тропосферного слоя атмосферы Земли можно реализовать многоярус- ную систему передачи энергии. На пер- вый ярус, представляющий собой про- межуточный транспортный дирижабль (высота его расположения 3–6 км), с поверхности Земли энергия переда- ётся по СВЧ-лучу или оптическому воло- конному кабелю. На его борту происхо- дит преобразование и передача энергии системой лазерного излучения на верх- ний ярус – стратосферную аэростати- ческуюплатформу, расположеннуюна высоте 16…30 км, куда лазерные энерге- тические линии могут доносить мощно- сти мегаваттного порядка (5…10 МВт). При передаче энергии лазерного излучения с поверхности Земли на высотные дирижабельные платфор- мы (высота 20…25 км) для повышения качества пучка (уменьшения расходи- мости, исключения блуждания и дру- гих параметров) необходимо прини- мать меры по компенсации фазовых искажений лазерного пучка с исполь- зованием технологии силовой адаптив- ной оптики (САО). Приформировании лазерного кана- ла с высокой выходной мощностью возникает следующая научно-техни- ческая задача: лазерное излучение должно быть сформировано в пучок, расходимость которого не превышает 10 –6 …10 –7 рад. Для этого необходимо использовать сложные средства коррек- ции искажений волнового фронта излу- чения, как в оптическом тракте лазера, так и в магистральном пространстве. Поиск эффективных решений пока- зал, что именно выбор средств коррек- ции искажений определяет архитекту- ру построения лазера и ЛСПЭ в целом. На первый взгляд, читателям может показаться, что авторы рассказывают о некоторых задачах из области науч- ной фантастики. На самом деле эти задачи весьма актуальны уже сегод- ня и ими занимаются учёные во мно- гих странах мира. Разработка техноло- гии беспроводной передачи высоких энергий необходима для дальнейшего освоения и использования воздушно- го и космического пространства Зем- ли уже в ХХI веке. П ЕРЕДАЧА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ПО ЛАЗЕРНОМУ КАНАЛУ Идея сбора солнечной энергии в кос- мосе и транспортировки её на Зем- лю по лазерному лучу сама по себе не нова. В 1968 году с такой идеей высту- Рис. 2. Лазерные магистрали для передачи энергии из КЛЭО стратосферного (а) и космического (б) базирования