СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №1/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 24 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2015 На Земле энергия лазерного излуче- ния будет преобразована в электриче- скую или тепловую энергию. Системы пересылки лазерного излучения на трассе «СП – наземные станции» долж- ны учитывать действие атмосферной турбулентности и погрешности стаби- лизации СП, а также корректировать искажающие действия. Для этого при- меняют активную и пассивную стаби- лизацию СП. Площадь приёмных сол- нечных батарей или других приёмни- ков оптического излучения на Земле будет минимизирована за счёт фоку- сировки лазеров и повышения плотно- сти мощности на 3–4 порядка. На СПмогут быть размещены лазеры с прямой накачкой солнечным излуче- нием, кремниевые батареи, ретрансля- торы и другое оборудование. Вариант размещения в космосе лазеров с пря- мой накачкой солнечнымизлучениеми, минуя преобразования, отправка лазер- ных пучков на Землюс помощьюраспо- ложенных на СПретрансляторов, будет иметь наивысшийКПД. Вариант с распо- ложениемна борту СПмощных лазеров и системнаведения может быть интере- сен тем, что он позволит начать работу по уничтожениюкосмическогомусора (см. рис. 9), так как СП всегда находится выше облаков. Вследствие фокусиров- ки лазерных пучков площадь батарей на Земле будет существенно меньше, чем в случае прямого сбора солнечного све- та на поверхности Земли. На СП и на наземных станциях будут размещены специальные маяки, пред- ставляющие собой точечные источ- ники света. Излучение такого источ- ника света, расположенного на Земле, проходит через атмосферу и прини- мается на СП специальным датчиком волнового фронта, сигналы которого будут управлять активными зеркала- ми для идеальной фокусировки лазер- ного пучка. Выбор длины волны лазе- ра будет определяться возможностями минимизации негативных эффектов, обусловленных атмосферой Земли. Для выбранной длины волны можно зара- нее рассчитать так называемый размер когерентной зоны излучения видимого диапазона, которая позволяет обеспе- чить высокоточное наведение и фоку- сировку лазерного излучения на Зем- лю. Оценки показывают, что при фоку- сировке на Землю размер когерентной зоны излучения видимого диапазона будет составлять примерно 20 см. Структура аэрокосмической солнеч- ной электростанции мегаваттной мощ- ности (  10 МВт) будет включать следу- ющие компоненты: ● КЭС, содержащая ФЭП с КПД более 40% и лазерные каналы передачи мощности более 100 кВт со спектром излучения 0,8…2 мкм; ● аэростатная СП грузоподъемностью 25…50 т, расположенная на высоте 20…35 км с ФЭП площадью  10000 м 2 и КПД  30% в верхней части и пере- дающими ректеннами диаметром до 100 м в нижней части; ● спутник с плёночными зеркалами-кон- центраторами диаметром500…1000м, 10–100 лазерными каналами переда- чи энергии с высокоточными инди- видуальными системами наведения (10 –6 рад.) и накопителями энергии (возможно, суперконденсаторами); ● центр управления всеми компонента- ми электростанции, расположенный на СП, (аэростат может иметь двига- тели для ориентации и стабилизации своего положения). Для космической электростанции выбор типов лазеров диктуется следу- ющими требованиями: КПД более 30%, мощность более 10 кВт, близкое к диф- ракционному уровню качество пучка лазерного излучения, возможность сум- мирования пучков без потери качества, минимальные массогабаритные пара- метры и отсутствие подвижных систем. Этим требованиям соответствуют воло- конные лазеры. Для такого многокомпонентного соо- ружения, включающего в себя лазеры, зеркала, концентраторы и маяки, тре- буется многоуровневая адаптивная система оптического наведения, спо- собная учесть фазовые, деформацион- ные и другие искажения-препятствия, встречающиеся на пути лучей. Об этой адаптивной оптической системе мы расскажем во второй части статьи. Продолжение следует Л ИТЕРАТУРА 1. Ванке В.А., Лопухин В.М., Саввин В.Л. Про- блемы солнечных космических электро- станций. Успехи физических наук. 1977. Т. 123. № 4. С. 633. 2. Ванке В.А., Лесков Л.В., Лукьянов А.В . Косми- ческие энергосистемы. М. Машинострое- ние. 1990. 240 с. 3. Ванке В.А . Электроэнергия из космоса – солнечные космические электростан- ции. Журнал радиоэлектроники. 2007. № 12. С. 98. 4. Glaser P.F. Power from the Sun: It’s Future. Science. 1968. V. 162. № 11. Р. 857. 5. Грилихес В.А., Орлов П.П., Попов Л.Б . Сол- нечная энергия и космические полёты. М. Наука. 1984. 216 с. 6. Матюхин В., Мельников В., Сысоев В., Вер- лан А., Харлов Б. Лидерство России в соз- дании промышленных лазерных космиче- ских солнечных электростанций для транс- ляции электроэнергии на Землю. Инфор- мационные ресурсы России. №1. 2013. 7. Райкунов Г.Г., Комков В.А., Мельников В.М., Харлов Б.Н . Центробежные бескаркасные крупногабаритные космические конструк- ции. М. Физматлит, 2009. 447 с. 8. Сигов А.С., Матюхин В.Ф. Лазерные систе- мы для беспроводной передачи энергии. Альтернативный киловатт. №6. 2012. С. 21. 9. Сысоев В.К., Пономаренко А.Д., Верлан А.А. Мировые тенденции развития космиче- ских электростанций. Альтернативный киловатт. № 5. 2011. С. 14. 10. Сысоев В.К., Верлан А.А., Насыров А.Ф. Сол- нечные электростанции на высотных дирижаблях. Научное обозрение. № 5. 2011. С. 312. 11. Сысоев В.К., Пичхадзе К.М., Грешилов П.А., Верлан А.А. Солнечные космические элек- тростанции – пути развития. М. ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина». 2013. 160 с. 12. Тугаенко В.Ю. Возможности и перспек- тивы беспроводной передачи электри- ческой энергии в космосе и из космо- са на Землю. Альтернативный киловатт. № 2. 2011. С. 36. Рис. 9. Уничтожение космического мусора с помощью мощных лазеров Рис. 8. Концепция аэрокосмической системы беспроводного энергообеспечения объектов