СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 Тенденции развития аэрокосмических энергетических систем с лазерными каналами передачи энергии Часть 2 В первой части статьи (см. № 1/2015) были рассмотрены принципы построения лазерных систем для передачи энергии на удалённые объекты через турбулентную атмосферу с помощью зеркала- ретранслятора. Процесс передачи энергии оптимизирует адаптивная оптическая система, корректирующая фазовые искажения пучка, вызванные влиянием атмосферной турбулентности. Во второй части речь пойдёт о структуре и оценке эффективности такой системы. Лабораторные исследования лазерных систем передачи энергии подтвердили принципиальную возможность коррекции турбулентных искажений атмосферы при наведении и высокоточной стабилизации лазерных пучков. Александр Сигов, Владимир Матюхин (Москва), Владимир Лукин (Томск) Космическая система управления стратосферных постов Стратосферный ретранслятор Передающий стратосферный комплекс Приёмный стратосферный ретранслятор Плавучая АЭС – генератор энергии Потребитель электроэнергии К ОМПЕНСАЦИЯ ФАЗОВЫХ ИСКАЖЕНИЙ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЧЕРЕЗ АТМОСФЕРУ Как было показано в первой части статьи, решить проблему доставки энергии на стратегически важные наземные, воздушные и космические объекты можно с помощью лазерных систем передачи энергии (ЛСПЭ) путём беспроводной трансконтинен- тальной транспортировки мощных информационно-энергетических потоков по стратосферным и косми- ческим магистралям над территори- ей страны. Возможности ЛСПЭ в значитель- ной мере определяются видом бази- рования. По поверхности Земли, при использовании нескольких систем ретрансляции стратосферного или космического базирования, лазер- ное излучение может передавать- ся на десятки и тысячи километров (см. рис. 1). При передаче энергии лазерного излучения на высотные дирижабельные платформы (высо- та 20–25 км) для повышения качества пучка (уменьшения расходимости, слу- чайного блуждания и тому подобного) необходимо принимать меры по ком- пенсации фазовых искажений лазер- ного пучка с использованием техно- логии силовой адаптивной оптики (САО). Одной из мер является приме- нение в САО деформируемых зеркал, но такая система коррекции мощного лазерного излучения требует решения ряда дополнительных научно-техно- логических задач чрезвычайной слож- ности: повышение качества и лучевой стойкости оптических элементов, их охлаждение и другие задачи. Во всех применениях адаптивных систем ЛСПЭ важнейшим является то обстоятельство, что лазерное излу- чение должно быть сформировано в пучок, расходимость которого состав- ляет не более 10 –6 рад. Эта задача также является чрезвычайно сложной, и при её практическом решении обязатель- ным условием является использова- ние тех или иных средств коррекции искажений волнового фронта излуче- ния в оптическом тракте лазера и на трассах распространения излучения. В свою очередь, выбор средств кор- рекции искажений определяет и архи- тектуру системы передачи энергии в целом. Основными ограничиваю- щими факторами предлагаемой кон- цепции являются тропосферный слой атмосферы Земли, потери энергии на стратосферных магистралях и на опти- ческих элементах ретранслятора лазер- ного излучения. Ниже рассмотрены требования, предъявляемые к адаптив- ным системам ЛСПЭ для восходящих (от поверхности Земли до высотной платформы), нисходящих (от высот- ной платформы до наземного потре- бителя) и наклонных (до воздушного или космического потребителя) энер- гетических магистралей. Для преодоле- ния негативного влияния тропосфер- ного слоя атмосферы Земли можно реализовать многоярусную систему передачи энергии. На первый ярус (высота 6–12 км) с поверхности Зем- ли (или на Землю) энергия передаёт- ся по оптическим волоконным кана- лам или с помощью СВЧ-излучения, Рис. 1. Схема стратосферной лазерной энергетической магистрали © СТА-ПРЕСС