Под "лъчи на смъртта", която сме свикнали да от детството, много преди появата на лазери, дори и с "Война на световете" и "хиперболоидна на инженер Гарин". Военните да изстреля бойни лазери оръжия, за да унищожи ракетите, безпилотни летателни апарати и вражеските спътници. Но те могат да носят не смърт, но малко по-живот - енергия.
"БЛА са се превърнали в много популярна тема. Това, което те просто не се опитват да използват - и те са извършили за пица, и скаут на бойното поле ... Тук всеки е принуден да се преодолее голямо препятствие - твърде кратък полет. Multicopter остане във въздуха в продължение на 10-20 минути, за да най-съвременните батерии - 25-30. Това често не е достатъчно ", - каза инженер от RSC" Energia "Виталий Kapranov.
В действителност, много устройства трябва да останат във въздуха в продължение на часове, което води мониторинг на тръбопроводи или държавните железници, въздушни райони на бедствия, защитени зони, трансферната радио. За тези задачи могат да се използват безпилотни летателни апарати "самолет тип" с двигатели с вътрешно горене, но те не са много маневрен и не са в състояние да се мотае в един момент. В много случаи, електрически quadrocopter удобни и потребителите им са на различни смени, за да се удължи трудовия живот: извършване на допълнителни батерии или подмяна на безпилотни самолети за извършване на замяна бързо отработените газове, след като устройството се зарежда.
Някои модели работят БЛА "връзват", получаване на електричество от земята. Въпреки проводници са тежки, вятърът ги издухва със себе си безпилотен самолет, а границата на височина за такива устройства рядко надхвърля 200 m, височината на 1 км вече са недостижими. Опитите се правят за изхранване на търтеите над влакна чрез изпращане на импулси на инфрачервен лазер горе. Това е десет пъти по-лесно да се метални жици - но, уви, не е предназначена за предаване на голям капацитет и лесно да прегрее, което значително усложнява работата.
Енергетика "каишка" безпилотни самолети неизбежно - но тя може да бъде много безтегловност и почти безкраен, хранене устройства директно, чист лазерен лъч. Този проект се разработва Виталий Kapranov Иван Мацак и група млади инженери от Комитета на иновативни проекти (KIPM) RSC "Energia". "Нашата технология може да осигури около безпилотен операцията по часовник без да е необходимо за презареждане", - казва Иван.
Ползите арсенид
Светлината в слънчеви клетки се преобразува в електричество поради фотоелектричния ефект: високоенергийни фотони "нокаутира" електрони от материала - и ток възниква. Различни полупроводници различават ефективност на преобразуване на светлина и различни чувствителност към облъчване на различни дължини на вълните. Обикновено, соларни клетки са направени от силикон, той е евтин, но се оказва, токът обикновено е не повече от 10% от енергията на падащата светлина. Галиев арсенид (GaAs) е по-скъп, но и по-ефективна. В инфрачервения диапазон, при дължина на вълната от около 808 нм, неговото изпълнение е 60%.
Повод за това даде чудесен начин за създаването на автономни безпилотни летателни апарати, способни да отговарят напълно на собствените си енергийни нужди от бордовите слънчеви панели. Въпреки слънцето излъчва в широк диапазон на дължината на вълната, а панелите са свързани с "универсална" способност за улавяне на фотони с различни енергии. Лазерният лъч позволява много бижута: тя има добре дефинирана честота и позволява предварително фотоклетка вземете материала, така че фотоните на дължината на вълната е повалена от това максималният размер на електрони. Това увеличава ефективността на работа на електроенергийната система, да намали неговия размер и тегло.
Проектът, на която работи Kapranov Мацак и колегите използва за предаване на мощност инфрачервени лазери с две дължини на вълната - 808 и 1064 нанометра. 808-нм лъч е фокусиран върху слънчеви клетки на базата на галиев арсенид с ефективност на преобразуване на енергия до 40%. Но това дължината на вълната е добро само по къси разстояния: дори когато изтриете пакет км покачване метра в мъгла. "С 1064 нанометра, губим 10% ефективност, но при км лъч доставя само на 3 см," - казва Kapranov.
Станция за зареждане с навигационната система може непрекъснато доставяне на енергия БЛА, ако тя не отлети далеч от погледа или ако уредът лети по определен маршрут и се зарежда по всяко конкретно точка в своята траектория. Ако е необходимо, като по този начин е възможно да се проведе БЛА във въздуха в продължение на дни, често дават по-евтина алтернатива космически кораб.
коефициент на полезно действие
Монохроматично светлина (809 нм), приемник с концентриране оптика, паралелно свързване на слънчеви клетки.
От покрив на покрив
Към днешна дата, инженерите на "Енергия" на комисиите иновативни проекти вече са разработили система за насочване на лазерен лъч, който поддържа чувствителен мърмори под носа си поглед. То следи машината, като се ръководи от отражението на слаб "навигация" на лазерната светлина от ъглов рефлектор върху тялото, до 0,1 °. Допълнителни насоки предвижда миниатюрно огледало вътре в оптичната система "лазерно оръжие." Тя ви позволява да промените посоката на лъча в рамките на една хилядна от градуса, като се фокусира върху потока на енергия от фотодетектор клетки, както и за постигане на максимално ниво на полученото енергия.
В пространството, пренос на енергия лазер ще бъдат по-ефективни, отколкото по въздуха: няма почти нищо, за да абсорбира и разпръсване на радиация. Сега много космически кораби получават енергия от слънчеви панели, но техните масивни "крила" в пространството създава много проблеми. "Размер на панела е пропорционална на нуждите от захранване, - казва Иван Мацак. - Това отнема много енергия - големи батерии, необходими. космически маса се увеличава, увеличаване на масата на гориво намалени полезен товар. "
Освен това, някои сателити соларни клетки няма къде да се сложи. Размери модерни микросатели се измерват в десетки сантиметра и позволяват да се постави в най-добрия случай няколко квадратни дециметра слънчеви панели. Дизайнерите трябва да се борят за всеки ват консумирана, и така нататък, за да поставят на такива устройства са енергоемки товари (например, както и електрическият мотор за поддръжка на орбитата), а не на реч. Микросатели са склонни да живеят няколко месеца, осъществяват своята функция и да изгорят в атмосферата. Но тяхната лазер може да се презарежда директно от МКС, удължаване на срока на експлоатация.
И тази идея ще бъде тестван в следващите години. Проектиран от Иван и неговите колеги Мацак пространство експеримент "Пеликан" ще тества нова мощност на излъчване път с българската сегмент на МКС на борда на товарния кораб "Прогрес". На разстояние от 1 км от мястото, на лазерен лъч ще има диаметър 30-40 см, която пада върху фотодетектора е със същия размер. За да се прехвърли енергията от земята, ще изисква допълнителна система фокусиране - според изчисленията на учените в тази роля може да изпълнява конвенционален телескоп с огледало диаметър от около 2 m.
Учените оценяват възможността за използване на такава система за захранване на един типичен голям спътник. "Нека да това устройство като" Ресурс-Р "- обяснява Виталий Kapranov. - неговата слънчева батерия от 5 х 5 m може да бъде заменен с приемник за измерване на 1 х 1 m и допълнително улесняване спътник половина. Това означава, че ние може да намали изискванията за мощност на отвеждане на ракети му, или да се сложи повече устройства. "
Но инженерите са готови да отидат по-далеч и да се въвеждат в цялата космическа мощ - сателит с мощна електроцентрала въз основа на ядрения реактор и лазерна енергия предавател. Тази машина може да се хранят няколко спътника едновременно - например, цяла флотилия interorbital влекачи, които ще dovyvodit в висока орбита най-тежката телекомуникационни спътника. Теоретично, тези централи ще бъдат в състояние да осигури захранване и изследователски Роувърс и на други планети. "Ние работим, и такива проекти", - увери ни RCM инженери.
Свързани статии