ТОК ИЗ КОСМОСА: ОРБИТАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Евгений
"Ну удивительно - сфокусировать солнечный свет нельзя, а костёр разжечь линзой можно! Парадокс :) "
Вы помните физику процесса фокусирования лучей линзой? Скорость света в материале линзы ниже скорости света в вакууме. Поэтому, когда свет проходит через толстую часть линзы, то он задерживается в линзе сильнее, чем свет, проходящий через более тонкую часть линзы. Так как в разных частях линзы свет задерживается по разному, то после выхода из линзы в разных частях линзы свет получает разный сдвиг фаз. Разный сдвиг фаз работает как фазированая рашётка, и в зависимости от типа линзы (выпуклая либо вогнутая) этот сдвиг фаз вызывает фокусировку либо рассеяние света. Понятно, что сложением фаз может фокусировать луч только в случае постоянства этого сдвига. То есть для фокусировки излучение должно быть когерентным. Линза фокусирует любой свет, потому что каждый фотон можно представить в виде отдельной когерентной волны. Но так как некогерентные между собой фотоны изначально имеют разные направления, то и сфокусируются они в разных точках. То есть не когерентное излучение не возможно сфокусировать в точку.

"При чём тут вектор Пойтинга? Этот параметр указывает лишь направление, в котором распространяется энергия электромагнитного поля..." Вектор имеет величину и направление. Так что не только направление.

"Впрочем, частота входит и в его формулу - но в скрытом виде." Таинственую фомулу, о которой Вы говорили, я так и не дождусь...

"Чисто умозрительно: переменные магнитные и электрические поля волн наводят на оказавшемся на их пути проводнике (антенне) индукционный ток, величина которого зависит от скорости изменения этих полей,..." В первый раз слышу, что величина тока зависит от скорости изменения электрического поля...

"Значит, с ростом частоты передаваемая волной энергия больше!" Если принять такое ваше предположение, то получается полная противоположность тому, что вы говорили раньше - получается, что при той же мошности при более высокой частоте наводится меньшее напряжение :)

"Ссылки про "волновой канал" непонятно что доказывают." То, что пассивные вибраторы в волновом канале называются директорами.

"Трёхэлементный волновой канал по размерам почти не отличается от одиночного вибратора, но имеет в корне отличную диаграмму направленности." Да, за исключением того, что размер в направлении приёма изменился от 0 до величины, соизмеримой с длиной волны :)

"Хотя бы Первому, гласящему, что "величина фототока насыщения пропорциональна интенсивности падающего на фотоэлемент светового потока". Направьте на фотоэлемент лучи двух монохромных источников света - совсем необязательно когерентных! - и фототок увеличится вдвое!" Я говорил о сложении лучей для получения лучшей диаграммы направлености, как, например, можно сложить излучение обычных антенн, подбирая сдвиг фаз между ними. Мошность, понятно, что никуда не девается.

Кстати, где Ваш ответ по поводу КПД современных лазеров и соображения о том, как можно рассеять несколько сотен мегаватт тепловых потерь (достаточных для обогрева 100-тысячного города) от лазера на спутнике.

VladimirB

Ну удивительно - сфокусировать солнечный свет нельзя, а костёр разжечь линзой можно! Парадокс :)

"Поток энергии в радиоволнах описывается вектором Пойнтинга. В формулу для вычисления вектор Пойнтинга вообще частота не входит"

При чём тут вектор Пойтинга? Этот параметр указывает лишь направление, в котором распространяется энергия электромагнитного поля - реинкарнация "правила буравчика". Впрочем, частота входит и в его формулу - но в скрытом виде. Ведь вектор Пойтинга есть произведение векторов напряженностей - электрического и магнитного полей волны, которые изменяются по гармоническим законам - а значит, их энергия как колебательных процессов пропорциональна квадратам амплитуды и частоты.

Чисто умозрительно: переменные магнитные и электрические поля волн наводят на оказавшемся на их пути проводнике (антенне) индукционный ток, величина которого зависит от скорости изменения этих полей, т.е. от частоты изменения электромагнитного поля. Выше частота - больше индукционные ток и ЭДС. За счёт чего больше при одинаковых амплитудах напряжённости Е и Н? За счёт большей частоты! Значит, с ростом частоты передаваемая волной энергия больше!

Ссылки про "волновой канал" непонятно что доказывают.Трёхэлементный волновой канал по размерам почти не отличается от одиночного вибратора, но имеет в корне отличную диаграмму направленности.

"""Да потому, что даже нельзя сложить мошность из двух лазеров."

Вы противоречите Законам фотоэффекта."

Каким? "

Хотя бы Первому, гласящему, что "величина фототока насыщения пропорциональна интенсивности падающего на фотоэлемент светового потока". Направьте на фотоэлемент лучи двух монохромных источников света - совсем необязательно когерентных! - и фототок увеличится вдвое!

Кстати, мне пришло в голову, что мы оба ломимся в открытую дверь. К этому соображению меня привела формулировка Второго закона фотоэффекта, гласящего, что кинетическая энергия свободных электронов в веществе, поглощающего излучение, зависит лишь от частоты последнего - чем частота выше, тем больше энергия электронов. Ведь речь идёт о квантовом характере любого излучения, его дуализме. На сверхкоротких волнах, вроде световых, явственно проявляется квантование переносимой энергии ( а энергия кванта прямо пропорциональна частоте), на радиоволнах, где энергия квантов несравненно ниже, преобладают волновые свойства. Но поглощение электромагнитной волновой энергии веществом всегда имеет квантовые свойства!

Таким образом, мы говорим об одинаковых явлениях, но "с разных концов шкалы электормагнитных волн", споря в итоге о том, "где у палки конец, а где начало" :)

Евгений
"Когда вы собирающей линзой фокусируете солнечный свет, поджигая костёр - вы что, используете "когерентное излучение Солнца"?"
Нет, конечно. Поэтому солнечный свет и невозможно сфокусировать в точку. Так же его невозможно сфокусировать в нерасходящийся луч. Свет от разных точек на поверхности Солнца фокусируется в разных местах.

" "Это, простите, откуда такая информация? Источник можете представить?"
Учебник по элементарной физике, глава "Энергия колебаний". Согласно приводимой формуле энергия волнового колебания пропорциональна квадрату амплитуды и квадрату частоты колебаний."
Можете поподробней написать, что Вы имеете ввиду? Поток энергии в радиоволнах описывается вектором Пойнтинга. В формулу для вычисления вектор Пойнтинга вообще частота не входит.[ссылка]

"Все поперечные элементы в "волновом канале" называются вибраторами, подразделяются на пассивные и активные."
Пассивные вибраторы, расположенные перед активным (по направлению на телецентр), называют директорами. Отсюда еще одно название антенн этого типа - “директорные” - это отсюда:[ссылка]

"Общий размер антенны сравним с длиной волны, на которую он настроен. Зависимость же диаграммы направленности от соотношения "Размер рефлектора/длина волны" - это совсем другое, это уже на мотивах геометрической оптики."
Мотивы - это вообще из музыки. Антенны, сравнимые по размеру с длиной волны - это не маленькие антенны. Но ещё большие антенны позволяют ещё лучше фокусировать волну.

"Что-то мудрёное получается. Никогда не слыхал, чтобы ФАР комбинировали с солнечной батареей."
А какая разница, с чем их комбинировать?

""Да потому, что даже нельзя сложить мошность из двух лазеров."
Вы противоречите Законам фотоэффекта."
Каким?

"Основой полупроводникового лазера является светодиод, правда, особый, "лазерный", способный работать при колоссальных плотностях тока."
Да уж, колосальных :) Особенно в лазерных указках. Светодиод - это одна из частей, которую можно использовать при изготовлении лазера. Ну как двигатель - это не автомобиль, а только одна из его частей.

" "Какой надо иметь теплоотвод, что бы столько тепла рассеить, "
При 100% КПД вообще бы никакой теплоотвод не потребовался. Но так как устройств с таким КПД не существует, приходится иметь дело с этим, вводя системы охлаждения."
Системы охлаждения в сотни мегаватт на спутнике??? Какого типа?

"Впрочем, КПД радиопередатчиков много ниже."
КПД радиопередатчиков ниже чего? Вы так и не ответили, кокой по вашему мнению, КПД современных лазеров?

VladimirB
"Да фокусировка определяется соотношением фаз. Не когерентный источник невозможно фокусировать!!!"
Когда вы собирающей линзой фокусируете солнечный свет, поджигая костёр - вы что, используете "когерентное излучение Солнца"?
"Это, простите, откуда такая информация? Источник можете представить?"
Учебник по элементарной физике, глава "Энергия колебаний". Согласно приводимой формуле энергия волнового колебания пропорциональна квадрату амплитуды и квадрату частоты колебаний.
"Количество директоров (вибратор в волновом канале один, а много директоров и один рефлектор) и задают размер! Много директоров - антенна длинее, то есть больше размер."
Все поперечные элементы в "волновом канале" называются вибраторами, подразделяются на пассивные и активные. Общий размер антенны сравним с длиной волны, на которую он настроен. Зависимость же диаграммы направленности от соотношения "Размер рефлектора/длина волны" - это совсем другое, это уже на мотивах геометрической оптики.
"И что? Для фазированой решётки это не проблемма. "
Что-то мудрёное получается. Никогда не слыхал, чтобы ФАР комбинировали с солнечной батареей.
"Да потому, что даже нельзя сложить мошность из двух лазеров."
Вы противоречите Законам фотоэффекта.
"Вы говорите о полупроводниковом лазере либо о полупроводниковом светодиоде? "
Основой полупроводникового лазера является светодиод, правда, особый, "лазерный", способный работать при колоссальных плотностях тока.
"Какой надо иметь теплоотвод, что бы столько тепла рассеить, "
При 100% КПД вообще бы никакой теплоотвод не потребовался. Но так как устройств с таким КПД не существует, приходится иметь дело с этим, вводя системы охлаждения. Впрочем, КПД радиопередатчиков много ниже.

Евгений
"Далась вам эта когерентность. Ведь мы рассматриваем луч как передатчик энергии, а не информации."
Да фокусировка определяется соотношением фаз. Не когерентный источник невозможно фокусировать!!!

"Совершенно верно. При одинаковой мощности передатчиков коротковолновый наведёт в приёмной антенне большую ЭДС, чем длинноволновый."
Это, простите, откуда такая информация? Источник можете представить?

" "диаграмма направлености зависит от отношения длины волны к размеру антенны."
Далеко не всегда. Посмотрите, например, на широко применяемую антенну типа "волновой канал". Её размеры сравнимы с длиной волны, а диаграмма направленности полностью зависит от конструкции - количества вибраторов и их взаимного расположения. "
Количество директоров (вибратор в волновом канале один, а много директоров и один рефлектор) и задают размер! Много директоров - антенна длинее, то есть больше размер.

"Ориентации таких "зеркал" слишком различны. Солнечные батареи "смотрят" на Солнце, а нам надо направить луч точнёхонько в точку на поверхности Земли."
И что? Для фазированой решётки это не проблемма. Зато мошность распределена между слабыми излучателями, и выход из строя отдельных элементов не сильно сказывается на общую работу системы.

" "Удерживать два лазера когерентными друг другу не возможно."
Почему речь идёт о "двух лазерах"?"
Да потому, что даже нельзя сложить мошность из двух лазеров.

"Не взорвётся. Вы, вероятно, имеете ввиду строившиеся лет 30-40 назад твердотельные и газовые лазеры, действительно обладавшие очень низким КПД ( порядка 1% ). Однако уже лет 20 назад стали создавать полупроводниковые лазеры с очень высоким КПД ( близким к 100% )."
На сколько близким? Вы помните, что разговор идёт о гигаватте. То есть каждый процент потерь сообщает конструкции лазера 10мегаватт тепла!!! Какой надо иметь теплоотвод, что бы столько тепла рассеить, не повредив микроных настроек лазера? А теперь умножьте эти потери на несколько десятков (реальные потери в лазерах).

"Кстати, лазерный светодиод - источник когерентного излучения."
Вы говорите о полупроводниковом лазере либо о полупроводниковом светодиоде? :) надеюсь, Вы понимаете, что это, как говорят в Одессе, две большие разницы :)

VladimirB
Далась вам эта когерентность. Ведь мы рассматриваем луч как передатчик энергии, а не информации.
"То есть по вашему получается, что, к примеру, радиостанция КВ всегда мошнее длиноволновой радиостанции? "
Совершенно верно. При одинаковой мощности передатчиков коротковолновый наведёт в приёмной антенне большую ЭДС, чем длинноволновый.
"диаграмма направлености зависит от отношения длины волны к размеру антенны."
Далеко не всегда. Посмотрите, например, на широко применяемую антенну типа "волновой канал". Её размеры сравнимы с длиной волны, а диаграмма направленности полностью зависит от конструкции - количества вибраторов и их взаимного расположения.
"В данном случе 4кв км солнечных батарей можно использовать в качестве антенны размером в 4кв км!!!"
Ориентации таких "зеркал" слишком различны. Солнечные батареи "смотрят" на Солнце, а нам надо направить луч точнёхонько в точку на поверхности Земли.
"Удерживать два лазера когерентными друг другу не возможно."
Почему речь идёт о "двух лазерах"? Это же не система из канала радиосвязи, а система "генератор - потребитель". Т.е. лазер только на спутнике, а на Земле - фотоэлемент ( или теплообменник, по типу используемых на АЭС, если принимаемая мощность достаточно велика).
"Да взорвётся лазер при передаче мегаватных мошностей!!! "
Не взорвётся. Вы, вероятно, имеете ввиду строившиеся лет 30-40 назад твердотельные и газовые лазеры, действительно обладавшие очень низким КПД ( порядка 1% ). Однако уже лет 20 назад стали создавать полупроводниковые лазеры с очень высоким КПД ( близким к 100% ). Так что технический прогресс не стоит на месте. Кстати, лазерный светодиод - источник когерентного излучения.

а как же такую большую махину защищать от метеоритного дождя?

Евгений
"Вас смущает слово "лампочка"? Но это же только для наглядности. Замените лампочку светодиодом (вот вам и когерентный источник)"
Увы, но светодиод тоже, к сожалению, не когерентный источник :(

"Из элементарной физики известно, что энергия, переносимая электромагнитной волной, пропорциональна квадрату частоты."
То есть по вашему получается, что, к примеру, радиостанция КВ всегда мошнее длиноволновой радиостанции? Не надо вырывать из формул кусочки.

"Пропорциональна частоте и способность к сужению диаграммы направленности антенны."
Не правильно. диаграмма направлености зависит от отношения длины волны к размеру антенны. Для радиоволн можносделать большую антену, так как для радиоволн легко регулировать фазу излучаемого сигнала. В данном случе 4кв км солнечных батарей можно использовать в качестве антенны размером в 4кв км!!! Удерживать два лазера когерентными друг другу не возможно. Лазер даже сам себе не очень когерентный, не говоря о другом лазере.

"А что может иметь выше частоту, чем луч света (лазера)? Рентгеновские, гамма-лучи? Но пока нет способа создать из них луч. Вот и получается, что лазер - наиболее совершенный канал передачи энергии из космоса на поверхность Земли."
Да взорвётся лазер при передаче мегаватных мошностей!!!

VladimirB.
Вас смущает слово "лампочка"? Но это же только для наглядности. Замените лампочку светодиодом (вот вам и когерентный источник) - ничего это принципиально не изменит - мы ведь рассматриваем электромагнитный луч как канал передачи энергии на большое расстояние. Из элементарной физики известно, что энергия, переносимая электромагнитной волной, пропорциональна квадрату частоты. Пропорциональна частоте и способность к сужению диаграммы направленности антенны. А что может иметь выше частоту, чем луч света (лазера)? Рентгеновские, гамма-лучи? Но пока нет способа создать из них луч. Вот и получается, что лазер - наиболее совершенный канал передачи энергии из космоса на поверхность Земли.

ну да в итоге у них получится оружие колоссальной мощности способное из космоса поражать объекты молниями и генерировать энергетические взрывы по мощности сравнимые с атомной бомбой.
Еще Тесло работал над возможностью передачи энергии без проводов. так же существует предположение что Тесла связан с Тунгусским метеоритом.
Вот такая вот передача энергии из космоса.

Евгений
" Простая лампочка подобна обычной ненаправленной излучающей антенне; прожектор - направленная антенна, по типу "тарелки" радара; лазер - принципиально иной оптический передатчик, обеспечивающий очень узкую диаграмму направленности, недостижимую ни прожекторами, ни направленными антеннами радиодиапазона."
Ну откуда Вы такое берёте??? Лампочка - не когерентный источник излучения. Антенна - когерентный. Коллосальная разница. Ненаправленая антена - отнюдь не обычная. Простая антена всегда направлена, иначе трудно сделать. Лазер можно сфокусировать в более узкий луч потому, что он когерентный источник, в отличии от лампочки, хотя когерентность у него несравнено хуже, чем у антенны. "Тарелка" радара - это типа оптики для лазера, а не оптики прожектора. Да и передавать со спутника энергию лучше не тарелкой, а фазированной решёткой. Если каждый элемент такой решётки будет питаться от своей солнечной панели, то система получится очень стойкой к разрушениям отдельных элементов и не будет очень мошных элементов. Диаграмма направлености зависит от относительных размеров антенны и длины волны. При размере в 4кв.км можно построить очень направленую коротковолновую антену. Такую направленую антену не трудно сфокусировать на наземную антену, которая может прямо получать электрическую энергию на выходе без всяких преобразований (надо только выпрямить, что решаемо, хотя и довольно сложно для высоких частот).

Лазер и прожектор я приводил как примеры передатчиков, работающих на частоте оптического диапазона волн. Простая лампочка подобна обычной ненаправленной излучающей антенне; прожектор - направленная антенна, по типу "тарелки" радара; лазер - принципиально иной оптический передатчик, обеспечивающий очень узкую диаграмму направленности, недостижимую ни прожекторами, ни направленными антеннами радиодиапазона. Правда, и лазерные излучатели нуждаются в фокусирующих системах.
При радиоизлучении за счёт дифракционных явлений, которые тем заметнее, чем больше длина волны, происходит рассеивание энергии за счёт широкой диаграммы направленности - в результате труднее сфокусировать максимум излучения на антенне приёмника, отчего и падает весь КПД такой линии передачи энергии.

Евгений
"Насколько мне известно, КПД системы "Радиопередатчик - радиоприёмник" несравненно ниже оптической линии."
У меня, к сожалению, таких даных нет. Можете привести источник такой информации?

"Сравните лазер даже с обычным прожектором."
Какой лазер и с каким прожектором надо сравнивать и для чего? Согласитесь, что и лазеров, и прожекторов существует множество разных типов. Что Вы имели ввиду?

"А ведь радиоизлучение даёт куда большее рассеивание энергии, чем прожектор."
Это Вы о чём? Куда девается "рассеяная энергия"?

"Я думаю, что лазер не лучший вариант."
Насколько мне известно, КПД системы "Радиопередатчик - радиоприёмник" несравненно ниже оптической линии. Сравните лазер даже с обычным прожектором. А ведь радиоизлучение даёт куда большее рассеивание энергии, чем прожектор. Сравнивать радиолинию с лазерным каналом - всё равно, что сравнивать "телеграф" времён Людовика Восемнадцатого с современной радиорелейной линией.

VladimirB
лааадно, поймали, мне аж совестно стало, что наврал....
их не "после было еще 12", а всего 12 и 3 из них фактически дублирующие... по типу бакалавр-специалист...

Код123
"А если что в космосе на пару градусов отклонится случайно? - так ведь пожгут, гады , людей -то на земле!"
Ну так а если в наземной электростанции что-то "на пару градусов отклонится случайно", то ещё большие разрушения бывают.

фдуч
"... после было еще 12 дипломов...."
Тогда вопросов больше нет :)

1.Идея не нова. 2.Реалистична. 3.Экономична. 4. Вопрос только техники , так сказать , безопасности. А если что в космосе на пару градусов отклонится случайно? - так ведь пожгут, гады , людей -то на земле!

а зачем понимать? мы же не собеседование проводим...
изначально - гидравлика и пневмоавтоматика... после было еще 12 дипломов....
все перечислять? среди них есть и "бытовые" такие как повар - но это развлечения ради...
так что разговор могу поддерживать на много тем... в некоторых даже что-то понимаю...
да и вообще много умных слов знаю... :)))
и вообще мне начинает казаться.. что все эти расспросы ради того, чтоб за язык меня поймать...
не получится - многие пытались...
а что касается предыдущего поста по поводу аэродинамщиков и химиков...
я достаточно понимаю в этих темах, чтобы видеть когда мне очки втирают.. а больше от меня и не требуется....

фдуч

"... ветрогенераторы..., тепловые насосы..., биореакторы..."
Нифига не понял. Ветрогенератоеы - работают специалисты по аэродинамике и по электрике, тепловые насосы - ну тут специалисты по термодинамике нужны, биореакторы - биологи и химики. А какая же у Вас специальность?

VladimirB
рассказывать можно долго... но по понятны причинам этого делать не буду...
несколькими темами занимался... ветрогенераторы - тут все банально.
тепловые насосы... тут все было интересней с точки зрения вложенных конструктивных идей.
а до биореакторов пока руки не дошли - хотя тема мной оценивается как перспективная хотя бы из-за того, что сырья у нас залежи... а технология получения биогаза была разработана еще в борадатые века, наверное до нашей эры... а чтоб вы с этим не спорили - скажу это тот же болотный газ.. так что его и сама природа активно вырабатывает, лишь бы было чему гнить, да доступ кислорода был ограничен... (утрированны необходимые условия, уж простите :) )