Способ энергоснабжения наземных потребителей из космоса Советский патент 1983 года по МПК H01J17/00 B64G1/10 

Изобретение относится к глобальным системам энергоснабжения, а именно к способам энергоснабжения наземных пот ребителей из космоса. Известен способ энергоснабжения наземных потребителей вз космоса, по которому солнечные космические электростанции (КЭС) размещают на геоохадионарной орбите и осуществляют непосредственную передачу энергии СВЧ-пучком с космической электростанции на назем:Ный приемный пункт, расположенный в 1фиэкваториальной зоне Земли В связи с ограниченностью геостацио нарной орбиты, присутствием большого числа космических объектов различного назначения размещение на ней космических электростанций затруднено, поэтому целесообразно размещать станции на дру гих орбитах, обеспечивая при этом необ:4одимую эффективность п едачи энергии Наиболее близким техническим репюнием из известных является способ энер госнабжения наземных истребителей из космоса, включающий выведение энергетических станций (в частности, КЭС) на суточные неэкваторяальные орбиты вокруг Земли и передачу энергии со станций на . наземный 1фиемный пункт С 2. Суточные околокруговые синхронные орбиты с наклонением, отличным от нуля, позволяют разместить большое число kpyi ногаб итных космических объектов, в том числе и космических электростанций. Однако в этом случае ухудшаются условия радиовидимости объектов с наземных 1фнемных пунктов, расположенных в средних а высоких швротах. Для осуществления этого способа наобхоаимо в несколько раз увеличить площади, занимаемые рфиемными пунктами. Кроме того, ухуд шаются условия Ц)охажденйя СВЧ-пучка через атмосферу Земли. Дпя повьпиения КПД приемно-передаюпюго тракта непрерывной передаче э)гия на наземный, преимущественно средне- и высокоширотный, приемный цувкг, без увеличения площади приемногоГ пункта в предлагаемом способе для каждой станции выводят ретранслятор передаваемой ею энергии на суточную неэкваториальную орбиту, смещенную относительно орбиты станции по долготе восходящего узла на угол 180, обеспечивая начальную разность аргументов широты станции и ретранслятора в 180°, а энер гию на наземный приемный пункт переда ют попеременно через ретранслятор -ко да условия его радиовидимости с этого пункта лучше, чем у станции - и непосредственно со станции - в противном слу чае. При этом на орбиту станции и орбиту ретранслятора передаваемой ею энергии могут быть выведены совместно с ними соответственно дополнительный ретранслятор и дополнительная энергетическая станция. На фиг. 1 дана схема энергоснабжения средне- и высокоширотных наземных пунктов из космоса с ретрансляцией СВЧ энергии с помощью системы, состоящей из космической электростанции и космического ретранслятора, обращающихся по суточным околокруговым синхронным орбитам; на фиг. 2 - схема эн госнабжения средне- и высокоширотных наземных хфиемных пунктов из космоса с ретрансляцией СВЧ-эн«ргии с помощью системы из двух космических электростанций, обращающихся по суточным эллиптическим синхронным орбита м; на фиг. 3 - схема энергоснабжения средне- и высокоширотных наземных приемных пунктов из космоса с ретрансляцией СВЧ-энергни с поп мощью системы из двух космических электростанций, обращающихся по суточ. ным околокруговым сишфонным орбитам. .Схема включает передающую антенну 1первой электростанции, наземный приемный пункт 2, пассивный ретранслятор 3электростанции и передающую антенну 4втсрой электростанции. Сущность способа для варианта из .двух космических станций КЭС-1 и КЭС2для снабжения, например высокоширотного приемного пункта, находящегося в Северном полушарии, состоит в следуюiiteM. КЭС-1 с помощью антенны 1 формирует когерентный СВЧ-пучок и при движении по северной части витка направляет его на наземный приемный пункт 2 и с помощью пассивного ретранслятора 3 отражает посланный со второй электростанции, находящейся на южном палувитке орбиты, СВЧ-пучок на тот же приемный пункт 2. Находящаяся на южНо1Гчасти витка КЭС-2 ф(мирует когерентный СВЧ-пучок с помощью антенны 4 и найравляет его на пассивный ретранслятор 3 первой электростанции. При переходе электристанций в результате движения по орбите иэ южной части витка b северную и наоборот функции их меняются. . Для варианта системы из космической электростанции и отдельного космического ретранслятора 3 (см. фиг. I) находящ яся на северной части витка и в области видимости приемного пункта КЭС налравляет СВЧ-пучок непосредственно на |наземный приемный пункт. При переходе электростанции в южную часть витка КЭС. направляет СВЧ-пучок на космический ретранслятор 3 для последующей пассивной ретрансляции энергии на наземный приемныЙ пункт. В случае, когда на каждой из рбит находится более, чем одна электростанция или пассивный ретранслятор, передачу энергии осуществляют таким же способом для каждой пары космических объектов, разнесенных по аргументу широты на указанный выше угол. Пример реализации способа для окопо.круговой и эллиптической орбиты приведен в таЕл. 1. Hi J- минимальное удаление станции от поверхности Земли; 1- максимальное удаление станции от . поверхности Земли; с - наклонение србиты. В табл. 2 приведены параметры системьГ энергоснабжения наземных высокоЩ1ФОТНЫХ приемных пунктов известными способами С1 и 2. Как видно из табл. 1 и 2, в случае снабжения энергией наземных приемных пунктов, находящихся на широте 55 и 7О°, с помощью электростанций, расположенных на околокруговых сиюфонных орбитах с наклонением 10, предлагаемым способом требуется площадь; соответственно в 2 раза и в 6 раз меньше, чем в прототипе. Таким образом, Щ)име11ение предлагаемого способа повьш1ает эффективность энергопередачи, значительно сокращает затраты на построе«ие наземных приемных пунктов и снижает занимаемые ими площади. Использование эллиптических для размещения на них космических электростанций позволит существенно снизить, 1фоме того, затраты на выведение их на .арбкгы.

Таблица 1

т.км; .). Формула изобретения 1. Способ энергоснабжения наземных потребителей из космоса, включаняци)В1. выведение энергетических с.тдншйГна суточные неэкваториальные вокруг Земли и передачу энергии со станций на наземный приемный пункт, отличающийся тем, что, с целью повьЬцения коэффициента полезного действия приемно передающего тракта при непрерывной п&редаче энергии на наземный, преимущественно средне- и высокоширотный, приемный пункт без увеличения площади приемного пункта, для каждой станции вью( дят ретранслятор передаваемой ею энергии на суточную неэкваториальную арбкту, смещенную относительно сч)биты стан ции по долготе восходящего узла на угол 180°, обеспечивая нач:альную разность аргументов широты станции и ретранслятора в 180°, а энергию на наземный лфиемный пункт передают попеременно через ретранслятор, кбгда условия.его радиовидимости с этого пункта лучще, чем у станции, и непосредственно со станцир - в Щ)ативном случае, 2. Способ по п. 1, о т л ич а ющ и и с я тем, что на орбиту станции и орбрту ретранслятора передаваемой ею выводят совместно с ними соответственно дополнительный ретранстштор и дополнительную энергетическую станцию. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3, 781,647; кл. 322-2, 1973. 2.Akin D.,L., Some Applications ,of Nonstationary Geosynchronous Oribfts, AIAA Pap., (1978) (прототип). Jltftiu

.2 Смнца