ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Антенна

Микроволновое излучение направляется на антенну (относи­тельно предполагаемых размеров ОСЭ это небольшая гексагональная конструк­ция (см. рис. 12.21)) через подвижное шарнирное соединение. Необходимость использования шарнира обусловлена тем, что антенна должна быть постоянно ориентирована на наземный приемник, в то время как фотоэлектрические пре­образователи должны следить за «подвижным» солнцем. С учетом рада огра­ничений плотность передаваемой мощности должна быть не выше 22 кВт/м2. В этом случае площадь антенны должна составить 300 ООО м2, что соответствует кругу диаметром 600 м. Однако распределение плотности мощности поперек ан­тенны не должно быть одинаковым, так как в этом случае будет генерироваться пучок, не удовлетворяющий требованиям наземной безопасности, ограничиваю­щим указанное выше максимально допустимое значение 22 кВт/м2. В результате размер антенны придется увеличить до 1 км в диаметре.

Антенна представляет собой планарную фазированную решетку, состоящую из большого числа излучателей, разбитых на группы, кажцая их которых долж­на находиться на строго одинаковом расстоянии от наземной цели. Поскольку для передачи энергии была выбрана длина волны 12 см (2,45 ГГц), каждый ин­дивидуальный излучатель должен быть выставлен с точностью до 1 см на всей площади антенны, занимающей 80 га, чтобы обеспечить формирование пучка с параметрами, необходимыми для точной ориентации на наземный приемник. На практике эти требования удовлетворить фактически невозможно. Поэтому недопустимые геометрические неточности требуется компенсировать посредством регулировки фаз отдельных групп излучателей. Передатчик, установленный на земле, посылает пилотный радиосигнал на частоте, несколько отличающейся от частоты пучка. Если все излучатели, в этом режиме работающие как приемники, находятся в правильном положении, фаза полученного сигнала для всех групп излучателей будет одинаковой. Если же имеет место расхождение фаз (относи­тельно фазы сигнала на приемнике в центре антенны), то происходит необхо­димая корректировка фаз излучателей, чем обеспечивается точная фокусировка пучка на то место, откуда пришел пилотный сигнал. В аварийной ситуации при потере фазового контроля происходит расфокусировка антенны и микроволно­вое излучение рассеивается в пространстве.

Как отмечалось выше, по оценкам специалистов, удивительно высокая эффек­тивность передачи энергии в размере 74 % может быть обеспечена относительно простыми методами управления. Таким образом, на выходе наземной приемной антенны (ректенны) может быть получено 5,15 ГВт энергии, из которых 5 ГВт может быть передано в электрическую сеть.

Если бы приемная антенна была расположена на экваторе, то она должна была бы иметь форму круга диметром 10 км, а ректенна на широте 40° — форму эллипса с осями 10 и 14 км). Легко подсчитать, что средняя мощность энерге­тического потока, поступающего на поверхность ректенны, немногим превы­шает 80 Вт/м2. Однако в связи с тем, что пучок неоднороден и имеет гауссово распределение плотности по радиусу, максимальная плотность мощности до­стигает 230 Вт/м2. При этом за пределами ректенны интенсивность излучения настолько слаба, что абсолютно безопасна для здоровья и не оказывает других отрицательных воздействий.