Лазерные локаторы орбитального базирования. Принципы создания и возможности их использования (стр. 5 )

Передача  мощности  от  точечного  источника 
через  круглое  отверстие  в  экране

Канд. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш)

Показывается, что в рамках классической задачи максимум коэффициента направленного действия (КНД) отверстия в осевом направлении, с учётом того что поле излучается в полусферу, соответствует фазовому набегу на краю апертуры, равному 0,37 л (л – длина волны). Отмечается, что максимум передачи мощности от точечного источника через отверстие соответствует не максимуму КНД, а полному открытию нечётных зон Френеля и в 2 раза превышает мощность, передаваемую источником в отсутствие экрана.

Оцениваются диаграммы направленности (ДН) круглого отверстия, возбуждаемого точечным источником, при изменении его радиуса. Указывается на простоту получения результатов и ясный их физический смысл. Рекомендуется эти данные использовать специалистами по радиофизике, оптике и акустике, а также студентами и аспирантами при изучении соответствующих дисциплин.

Ключевые слова: точечный источник, круглая апертура, квадратичная фазовая ошибка, коэффициент направленного действия, передача мощности, диаграмма направленности.

Power Transmission from a Point Source through a Circular Hole in the Screen. E. P. Kolesnikov. Within the framework of a classical problem of the directivity of the maximum action coefficient (MAC) hole in the axial direction, given the fact that the field is emitted in the hemisphere corresponds to the phase shift at the edge of the aperture equal to 0,37 л (л - wavelength) is shown. It is noted that the maximum power transfer from a point source through the hole corresponds to at  non-maximum MAC and the full opening of odd Fresnel zones and 2 times the power transmitted by a source in the absence of the screen. Directional diagrams (DD) of the round holes, excited by a point source at a change in radius are evaluated. An easily capture and their physical clear meaning are pointed. These data to use by specialists in radio physics, optics and acoustics, as well as undergraduates and graduate students in the study of relevant disciplines are recommended.

Key words: point source, circular aperture, quadratic phase error, antenna directivity, power transmission, directional pattern.

Литература

1. Б о р н  М., В о л ь ф  Э. Основы оптики. Пер. с англ. М.: Наука, 1970.

2. Ф р и ш  С. Э., Т и м о р е в а  общей физики. М.: Физматгиз, 1961, т. 3.

3. Г о р е л и к  и волны. М.: ГИФМЛ, 1959.

4. С и в у х и н  курс физики. Оптика. М.: Физматлит, МФТИ, 2006, т. IV.

5. П о л ь  , акустика и учение о теплоте. Пер. с нем. М.: Наука, 1971, с. 307.

6. С и л ь в е р  С. Антенны сантиметровых волн. Пер. с англ. М.: Сов. радио, 1950, т.1, 2.

7. Х ё н л  Х., М а у э  А., В е с т п ф а л ь  К. Теория дифракции. Пер. с нем. М.: МИР, 1964.

8. В а й н ш т е й н  волны. М.: Радио и связь, 1988.

9. Я н к е  Е., Э м д е  Ф., Л ё ш  Ф. Специальные функции. Пер. с нем. М.: Наука, 1964.

10. К о л е с н и к о в  коэффициента направленного действия слабонаправленных антенн, установленных на ракетах и космических объектах. – Космонавтика и ракетостроение, 2013, вып. 3 (72).

11. Ф р а д и н  и устройства СВЧ. М.: Сов. радио, 1972.

12. Б р э г г  У. Мир света. Мир звука. Пер. с англ. М.: Наука, 1967.

13. М и н н а р т  М. Свет и цвет в природе. Пер. с англ. М.: Наука, 1969.

14. П е р е л ь м а н  ли вы физику? М.: АСТ, 2007.

ВОЛОКОННЫЕ  ЛАЗЕРЫ  С  СОЛНЕЧНОЙ  НАКАЧКОЙ, 
ФОРМИРУЕМЫЕ  ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ  СИЛАМИ, 
КАК  НОВОЕ  НАПРАВЛЕНИЕ  В  СОЗДАНИИ  КОСМИЧЕСКИХ 
ИНФОРМАЦИОННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ  СИСТЕМ

Канд. физ.-мат. наук (Международный лазерный центр и физ. фак. МГУ),
докт. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш),
докт. физ.-мат. наук (Международный лазерный центр и физ. фак. МГУ),
канд. техн. наук ( «Энергия» им. )

Рассматривается возможность решения проблемы обеспечения информационной, энергетической и экологической безопасности России путём создания лазерных космических солнечных электростанций (КСЭС), транслиру­ющих энергию в инфракрасном (ИК) диапазоне. Показывается, что бескаркасные формируемые центробежными силами волоконные лазеры с солнечной накачкой в значительной степени превосходят по эффективности предложения США и Японии, базирующиеся на СВЧ-концепции и использовании жёстких каркасов.

Ключевые слова: беспроводная передача энергии, природные катаклизмы, точность ориентации, дифракционная расходимость, оптоволоконные лазеры, солнечная накачка, солнечный лазер.

Fiber Lasers with a Solar Excitation, Generated by Centrifugal Forces as a New Trend in the Creation of Space Information and Energy Systems. V. V. Bruevich, V. M. Mel’nikov, D. Yu. Para-shchyuk, B. N. Kharlov.  A possibility of solving a problem to support  an information, energy and environmental security of Russia by creating a laser space solar power plants (SSPP), transmitting energy in an infrared (IR) range is examined. Frameless generated by centrifugal forces of fiber lasers with a solar pumping is largely superior to offers United States and Japan, based on the concept of a microwave and a usage of hard skeletons are shown.

Key words: wireless transmission of energy, natural disasters, precision targeting, diffraction divergence, fiber lasers, solar pump, solar laser.

ЛИТЕРАТУРА

1. С и г о в  А. С., М а т ю х и н  системы для беспроводной передачи энергии. – Альтернативный киловатт, 2012, № 6, с. 21 – 27.

2. Р а й к у н о в  Г. Г., С е н к е в и ч  В. П., М е л ь н и к о в  В. М. и др. Влияние на погоду космическими средствами. – Конверсия в машиностроении, 2003, № 2, с. 9 – 13.

3. Р а й к у н о в  Г. Г., К о м к о в  В. А., М е л ь н и к о в  В. М. и др. Центробежные бескаркасные крупногабаритные космические конструкции. М.: Физматлит, 2009, 447 с.

4. G l a s e r  P. F. Power from the Sun: its Future. Science, 1968, v.168, рp. 857 – 861.

5. В а н к е  В. А., Л о п у х и н  В. М., С а в и н  солнечных космических электростанций. – Успехи физических наук, 1977, т. 123, вып. 4, с. 633 – 655.

6. Г р и л и х е с  В. А., О р л о в  П. П., П о п о в  энергия и космические полёты. М.: Наука, 1984, 216 с.

7. Б у р д а к о в  из космоса. М.: Машиностроение, 1991, 152 с.

8. Space-Based Solar Power As an Opportunity for Strategic Security. Phase 0 Architecture Feasibility Study. Report to the Director, National Security Space Office. October 2007.

9. S a s a k i  S. аnd JAXA Advanced Mission Research Group. SSPS Development Road Map. – IAC - 09.C3.1.4, 2009.

10. Р а й к у н о в  Г. Г., В е р л а н  А. А., М е л ь н и к о в  В. М. и др. Преимущества космических солнечных электростанций с лазерным каналом передачи энергии. – Известия РАН, Энергетика, 2012, № 5, с. 38 – 47.

11. А н д р е е в  фотоэлектрические преобразователи лазерного и концентрированного солнечного излучения. – Альтернативный киловатт, 2012, № 6, с. 14 – 20.

12. М о р г у н о в  Ю. А., П а н о в  Д. В., С а у ш к и н  Б. П. и др. Наукоёмкие технологии машиностроительного производства. Физико-химические методы и технологии. Учеб. пособие. Под ред. . М.: ФОРУМ, 2013, 928 с.

13. J o h n s o n  W. N., A k i n s  K., A r m s t r o n g  J. Space-based Solar Power: Possible Defense Applications and Opportunities for NRL. – NRL/FR/7650-09-10,179, 101 p.

14. A k i m o v  D. Y u., A k i n d i n o v  A. V., A l e x a n d r o v  I. S. еt al. Development of VUV Wavelength Shifter for the Use with a Visible Light Photodetector in Noble Gas Filled Detectors. – Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 2012, v. 695, рр. 403 – 406.

15. P o n o m a r e n k o  S. A., B o r s h c h e v  O. V., L u p o n o s o v  Y. N. еt al. Dendritic Oligoarilsilanes as Effective Nanostructured Luminophores for Spectral Shifters and Plastic Scintillators. NanoTech 2013 Conference & Expo. TechConnect World 2013 Proceedings, v. 1, рp. 756 – 759.

16. П о н о м а р е н к о  С. А, П а р а щ у к  Д. Ю., Б о р щ ё в  О. В. и др. Фотолюминесцентный полимерный солнечный фотоэлемент. Заявка на патент РФ .

17. С е м ё н о в  Ю. П., Б р а н е ц  В. Н., Г р и г о р ь е в  Ю. И. и др. Космический эксперимент по развёртыванию плёночного бескаркасного отражателя D = 20 м («Знамя-2»). – Космические исследования, 1994, т. 32,
№ 4,5, с. 186 – 193.

18. С ы с о е в  В. К., П и ч х а д з е  К. М., Г р е ш и л о в  П. А. и др. Солнечные космические электростанции: пути реализации. М.: МАИ-ПРИНТ, 2013, 160 с.

19. , Феденев A. В., A. и др. Новая концепция лазерно-плазменного микродвигателя. – Космонавтика и ракетостроение, 2009, вып. 3(56).

ТОРМОЖЕНИЕ  КОСМИЧЕСКОГО  ОБЪЕКТА  НА  ОРБИТЕ 
ЛАЗЕРНЫМ  ИМПУЛЬСОМ

Канд. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш)

Рассматривается способ дистанционного изменения параметров орбитального движения космического объекта (КО) путём воздействия на него лазерным импульсом, передаваемым от КА-лазера. Приводятся оценки требуемых параметров лазерного импульса для торможения КО на заданную величину изменения орбиты. 

Ключевые слова: космический объект, лазерный импульс, космический аппарат (КА).

Inhibition of a Space Object on the Orbit by a Laser Pulse. V. I. Shalashkov. A method for remotely change of space object (SO) orbital motion parameters by an exposure of a laser pulse transmitted from the spacecraft laser is examined. An evaluation of the required parameters of the laser pulse for a SO inhibition by a predetermined amount of orbit changes are presented.

Key words: space object, laser pulse, spacecraft (SC).

ЛИТЕРАТУРА

1. C a m p b e l l  J. W. Project ORION: Orbital Debris Removal Using Ground-Based Sensors and Lasers. NASA Marshall Spaceflight Center Technical Memorandum, 108522, 1996.