Энергосистема лазеров для всей солнечной системы

[Проходящий Кот]

Солнечную энергию не сильно-то поотправляешь, нужно что-то более весомое и транспортабельное.

В луче лазера можно получить расходимость менее a=10^-4 радиан=~20,626481''
sin(a/2)=sin0,00005=~4,9999999979167^.10^-5
при стороне образующей конуса L=1млн.км=1^.10⁶ км
радиус пятна будет r=L*sin(a/2)=~49,999999979167 км=50 км
диаметр пятна D=~99,99999995833=~100км
расстояние от излучателя до центра пятна h=(L²-r²)^0,5
h=~999999,99875 км=~1млн км
при L2=10млн.км, радиус пятна r2=~499,99999979167 км=500 км,D2=1000 км h2=~9999999,9875 км=10 млн.км,
при L3=100млн.км=0,6(6)а.е, радиус пятна r2=~4999,9999979167 км=5000 км,D2=10000 км h3=~99999999,875 км=100 млн.км,
при L4=1млрд.км=6,6(6)а.е, радиус пятна r2=~49 999,999979167 км=50 000 км,D2=100 000 км h3=~999999998,75 км=~1млрд.км.
Полярный радиус Юпитера 66 854 ± 10 км, а он ближе чем 6,6(6) а.е.


В зависимости от того какой будет диаметр принимающей поверхности ретранслятора и диаметр облучаемая поверхность небесного тела или приёмника можно вычислить число трансиверов между излучателем и конечным приёмником.
При диаметре солнечной панели приёмника 100 км и при минимальном расстоянии от Меркурия до Земли 82 мл.км прямая цепочка будет состоять из 80 промежуточных станций,при максимальном расстоянии от Меркурия до Земли 217  млн.км прямая цепочка будет невозможна т.к. планеты будут разделены Солнцем как вариант в это время можно будет получать энергию из точки Лагранжа L3 системы Солнце- Меркурий , тогда прямая цепочка будет состоять из 98 промежуточных станций,не забудем про ещё две точки Лагранжа L4 и L5 ,находящиеся на орбите Меркурия позади и впереди него под углом в 60⁰ от отрезка, проходящего через центр планеты и Солнца. Часть потерянной энергии при передаче будет компенсироваться  дополнительно улавливаемым солнечным светом.
Марс можно облучать полностью, это будет способствовать, если не прогреву планеты, то бесперебойной работе механизмов использующих энергию света.
Полярный радиус Марса самый меньший =3376,2 км, это будет радиус пятна последнего лазера (не будем греть остальной космос)
r=L*sin(0,00005)              L=r/sin(5^.10^-5)
h=(L²-r²)^0,5=((r/sin(5^.10^-5))²-r²)^0,5
h=r((sin(5^.10^-5))^-2-1)^0,5
h=3376,2(400000000,3333-1)^0,5=~67523999,944 км=~67 524 000 км= 67,524 млн км
Марс
Перигелий 206,655 млн. км - 1,381 а. e.
Афелий 249,232 млн.км - 1,666 а. e.
Т.е. последний передатчик в перигелии д.б. внутри орбиты Земли 139,131 млн.км, в афелии 181,708 млн. км между орбитами Земли и Марса.
Меркурий
Перигелий 46,001009 млн.км - 0,30749951 а. е.
Афелий    69, 817445 млн.км -0,46670079 а. е.
Минимальное расстояние между последним трансивером и первым передатчиком 139,131-69,817445=69,313555 млн.км 67 промежуточных станций в прямой цепочке.
Если афелий Марса и перигелий Меркурия будут на одной прямой по одну сторону от Солнца
181,708-46,001009=135,706991 млн.км  - 134 промежуточных станции.
Естественно, чем больше радиус приёмника, тем меньше может быть трансиверов в сети окружающей Солнце.
Венера
Перигелий 107,476259 млн.км - 0,71843270 а. е.
Афелий    108,942109 млн.км - 0,72823128 а. е.
Радиус пятна облучения Венеры для разложения CO2 на СO и O,и для разложения CO на углерод и кислород под действием выделенных частот УФ-лазера будет равен радиусу планеты+толщина атмосферы.
Средний радиус Венеры 6051,8 ± 1,0 км=6051,8 км
Атмосфера Венеры простирается до высоты 250 км.
Радиус пятна 6301,8 км.
h=r((sin(5^.10^-5))^-2-1)^0,5=6301,8(400000000,3333-1)^0,5=~126 035 999,895 км=~126,036 млн.км
Можно светить на Венеру прямо с Меркурия и с точек Лагранжа увеличив расходимость пучков лазера.


Сеть спутников-трансиверов позволит снабжать энергией корабли, курсирующие между орбитами Марса и Меркурия. Таким образом не придётся тащить ядерный реактор или большие солнечные панели. Надо как-то рассчитать общее число трансиверов.
1а.е.=150млн.км
Площадь круга в 1а.е. S=Pi*R²=~70685,83471 млн.км2
Среднее расстояние от Солнца до Меркурия 0,387 а.е.=58,05млн.км, площадь этого круга S2=Pi*R2²=~10586,546778 млн.км2
Разность площадей dS=~60099,288 млн.км2
Можно прикинуть порядок количества станций N разделив dS на площадь треугольника создаваемого образующей конуса лазерного пучка и диаметром приёмника и умножив на 2(т.к. в этом треугольнике минимум есть два трансивера, передающий и принимающий) или три (т.к. в этом треугольнике в среднем три трансивера, передающий и два принимающих - один уходящий с прямой,а другой приходящий на неё).
S3=h*r=1млн.км*50км=50 млн.км2
N1=2dS/(h*r)=~2403,97152=2404
N2=3dS/(h*r)=~3605,9573=3606
Получается грубо от 2404 до 3606 трансиверов с радиусом панелей 50 км между орбитами Земли и Меркурия, включая СЭС на орбите Меркурия.

Конечно, такую систему надо распространить на всю Солнечную Систему, а не только на Меркурий и Марс.
Кроме того подобная система может быть использована для дополнительного ускорения межзвездных зондов....
Но для этого надо убедиться, для начала, в точности принимаемых уравнений....

[библиограф]

 С геометрией всё правильно, а как дела с физикой?
Эффективность прямой солнечной накачки невелика!
http://ufn.ru/ufn86/ufn86_7/Russian/r867f.pdf
Если же использовать КСЭ, то дело обстоит получше:
http://unnatural.ru/laser-solarss-1

[viesis]

Если исходная энергия- солнечная, то никакая схема с преобразованием(лазер, СВЧ) не может
быть эффективнее чем зеркала.

[alex AMK]

что такое лазАр ?

[Проходящий Кот]

Вот кстати и технология позиционирования подходящая:
http://www.youtube.com/watch?v=-oFZ3ey5qw4

[crazy_terraformer]

Решил перепостить сюда. Раз тут уже мой пост клонировали.

В расчётах размера пятна лазера и расстояния до него я несколько пошел кривым путём...

Я несколько не понял Ваш расчет(который в целом дает верные результаты) - он как-бы подразумевает какую-то длину волны?

Нет. Я взял угол расходимости из "Энциклопедии юного физика" 1984г. Чуянов В.А. стр.143. и принял его за максимальный или предельный. И стал делать расчёты полагаясь на него. Вероятно есть и большие и меньшие углы для разных частот и разных конструкций лазеров.

http://books.alnam.ru/book_tpi.php?id=124 интересная глава и формулы угла расходимости, по ним получается: чем меньше длина волны,тем меньше угол расходимости.

(кликните для показа/скрытия)

Всё-таки придётся использовать какие-то телескопы или системы коллимации.

[crazy_terraformer]

Если же использовать КСЭ, то дело обстоит получше:
http://unnatural.ru/laser-solarss-1

А про что ещё я пишу?! Смысл использовать солнечный свет напрямую?!

[sharp]

КПД лазерного трансивера какой будет? Процентов 5-10?

[библиограф]

КПД лазерного трансивера какой будет? Процентов 5-10?

И умножить на эффективность солнечной батареи - совсем плохо
А вот атмосфера Марса - готовая лазерная среда, нужно только поставить зеркала и в пространстве
между ними зажечь газовый разряд - не нужны ни вакуумные насосы, ни регенерация газовой смеси!

[sharp]

А вот атмосфера Марса

А зачем нам она? Если предполагается отправлять энергию с орбиты Меркурия...

[sharp]

Получается грубо от 2404 до 3606 трансиверов с радиусом панелей 50 км между орбитами Земли и Меркурия, включая СЭС на орбите Меркурия.

При таком количестве КПД трансивера должен быть 99,99%, если хотим на выходе получить приемлемую плотность энергии. Очевидно, такого невозможно добиться, преобразуя световую энергию в электрическую и обратно.
Однако нетрудно заметить, что и вход и выход трансивера - это ЭМ-излучение в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне. Зачем тогда вообще нужны преобразования? Каждый трансивер должен представлять из себя некую систему линз и зеркал (или, быть может, оптоволокон), которая будет собирать весь свет, падающий на приемную поверхность, в узкий однонаправленный пучок.

[LV46]

И что сказать: Что, если? Марс - спутник Земли

Что если построить тучу лазеров.

Сеть спутников-трансиверов позволит снабжать энергией корабли, курсирующие между орбитами Марса и Меркурия.

да-да

[druid3]

И умножить на эффективность солнечной батареи - совсем плохо

Почему плохо то? Энергия ШАРОВАЯ! Здесь нет петли экономической целесообразности. Дровишки за денюшку никто не подвозит! Нет и опасности исчерпания ресурса(как леса, нефтяные залежи etc.) звезда и так "горит" сама по себе! И будет "гореть" еще огого сколько!

 Наша же основная задача как можно дешевле(в плане строительства и обслуживания) построить систему которая могла бы помочь с терраформированием Венеры и Марса. Без дармовой энергии Солнца это практически невозможно.

представлять из себя некую систему линз и зеркал

Как Вы себе это представляете практически!? Линзу в полсолнца из поликарбоната отлить?

[sharp]

Почему плохо то? Энергия ШАРОВАЯ!

И что с того? Если на выходе из системы трансиверов плотность энергии будет намного меньше плотности солнечной энергии на орбите Земли/Марса, то смысл во всей этой мегаструктуре пропадает.

Как Вы себе это представляете практически!? Линзу в полсолнца из поликарбоната отлить?

Какие исчо полсолнца? Всего-навсего 50 км (таков расчетный диаметр приемной поверхности трансивера в стартовом сообщении). И это не должна быть цельная 50-километровая линза. Как уже написал - это оптическая система, состоящая из линз и зеркал.

Наша же основная задача как можно дешевле(в плане строительства и обслуживания)

В плане строительства и обслуживания дешевле просто строить солнечные батареи большой площади, на поверхности планеты.

[druid3]

 Кто подскажет(чо-то не гуглиЦЦо  ) какие характеристики отражения стоит ожидать от плоского зеркала из нержавейки? Интересует коэффициент отражения и максимальная температура до которой отражающая сила держится хотя бы на 0.75 от максимума. Спасибо!

Попутно! Можно ли на Меркурии добыть компоненты эксимерных газовых смесей? А CO2?

[ВадимZero]

Каждый трансивер должен представлять из себя некую систему линз и зеркал (или, быть может, оптоволокон), которая будет собирать весь свет, падающий на приемную поверхность, в узкий однонаправленный пучок.

Зеркало должно быть большим, пускай и сегментированным(иначе интерференция все сведет на нет) и самое главное зеркало должно иметь идеальную геометрию, малейшие отклонения от которой приведут к расхождению пучка.

[crazy_terraformer]

представлять из себя некую систему линз и зеркал

Как Вы себе это представляете практически!? Линзу в полсолнца из поликарбоната отлить?

Зачем в полсолнца?! Поликарбонат слишком нежный материал.
Можно вырастить в космосе монокристаллы и стёкла внутри какого-нибудь огромного ангара..
Монокристаллы можно выращивать из чистого или с легирующими примесями SiO2 (кварц) или Al2O3(рубин,сапфир и т.д.).

[crazy_terraformer]

Можно ли на Меркурии добыть компоненты эксимерных газовых смесей? А CO2?

Аргон-40 образуется в результате распада калия-40 (период полураспада 1,248·10⁹ лет) с вероятностью 10,721 %, он может быть абсорбирован в породах Меркурия в т.ч. в реголите, может содержаться внутри породы в лакунах(микротрещинах, микропузырьках).
Может накапливаться в герметичных пещерах. Придётся перерабатывать реголит для выделения абсорбированного аргона, накрывать поверхность планеты герметичным материалом для сбора газа, в вырытых пещерах или закрытых герметично куполами кратерах, каньонах и т.д. из воздуха выделять аргон просачивающийся из недр.
Таким же образом можно выделять криптон и ксенон, но по сравнению с аргоном их будет мало, они продукт спонтанного деления изотопов тория и урана(эти ветки распада имеют мизерный процент).
Фтор будет.

Фториды щелочных, щелочноземельных металлов и переходных металлов в низших степенях окисления (трифториды редкоземельных элементов и актиноидов, моно- ди- и трифториды d-элементов) имеют ионную структуру и являются солями фтороводородной (плавиковой) кислоты. Для таких ионных фторидов характерны высокие значения энергии кристаллической решетки и, соответственно, высокие температуры плавления и кипения: для CaF2 Tпл = ~2530^oC.

Но будут ли месторождения фторидов?!
Скорее всего придётся перерабатывать много пустой породы.

Кларк фтора в земной коре 650 г/т.Содержанием в почве фтор обязан вулканическим газам, за счёт того, что в их состав обычно входит большое количество фтороводорода.

Фтороводород очень агрессивен и если он выделялся на Меркурии, то большая часть фтора захвачена породой в виде фторидов. Если же водорода в недрах Меркурия было мало для образования HF, то F всё равно будет в составе застывших лав в виде фторидов.
Углекислый газ и карбонаты маловероятно обнаружить на Меркурии, т.к. там нет свободного кислорода и жидкой воды. Может там есть залежи графита или алмазов. Тогда окисляя графит и алмазную пыль можно получить CO2.

[Проходящий Кот]

Излучение на Меркурии настолько больше, чем на Земле, что энергии на подобные преобразования вполне хватит...

[sharp]

Излучение на Меркурии настолько больше, чем на Земле, что энергии на подобные преобразования вполне хватит...

Всего лишь в 10 раз больше.