[go: up one dir, main page]

RU2713129C1 - System for power transmission to the earth from orbital solar power station - Google Patents

System for power transmission to the earth from orbital solar power station Download PDF

Info

Publication number
RU2713129C1
RU2713129C1 RU2018135632A RU2018135632A RU2713129C1 RU 2713129 C1 RU2713129 C1 RU 2713129C1 RU 2018135632 A RU2018135632 A RU 2018135632A RU 2018135632 A RU2018135632 A RU 2018135632A RU 2713129 C1 RU2713129 C1 RU 2713129C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
earth
power
station
orbit
Prior art date
Application number
RU2018135632A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Ключник
Александр Иванович Свиридонов
Виктор Николаевич Тюльпаков
Original Assignee
Акционерное общество "Московский радиотехнический институт Российской академии наук" (АО "МРТИ РАН")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Московский радиотехнический институт Российской академии наук" (АО "МРТИ РАН") filed Critical Акционерное общество "Московский радиотехнический институт Российской академии наук" (АО "МРТИ РАН")
Priority to RU2018135632A priority Critical patent/RU2713129C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713129C1 publication Critical patent/RU2713129C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42Arrangements or adaptations of power supply systems
    • B64G1/44Arrangements or adaptations of power supply systems using radiation, e.g. deployable solar arrays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to power engineering and can be used in creation of solar space power plants of local power supply of the Earth. System for power transmission to the Earth from orbital solar power plant includes solar battery, converter of electric current to microwave energy, phased antenna array, receiving rectifier antenna. Orbital solar power plant is output to geosynchronous orbit with perigee of 300…1,000 km above receiving antenna on the Earth. Two power accumulators are introduced into the station structure: the first accumulates electric power received from the solar battery during the flight of the station along the orbit, the second accumulates electric power from the ground receiving rectifying antenna during the session of transfer of energy to the ground receiving antenna on the microwave beam at flight of the station above the ground receiving antenna.
EFFECT: reduced size of antenna systems of SPS with preservation of relatively high efficiency of energy transfer and possibility of its deployment on a working orbit using existing transport space-rocket equipment.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и сможет найти применение в системах различного назначения и, в частности, при создании системы локального энергоснабжения Земли.The invention relates to energy and can find application in systems for various purposes and, in particular, when creating a system of local energy supply to the Earth.

Уровень техникиState of the art

В последнее время значительный интерес вызывают исследования возможностей и перспектив энергоснабжения Земли из космоса путем преобразования солнечной энергии в электрическую и передачи ее на Землю с помощью направленного СВЧ излучения и последующего преобразования его в электрическую энергию. Эти исследования показали, что энергоснабжение Земли из космоса может:Recently, studies of the possibilities and prospects of the Earth’s energy supply from space by converting solar energy into electrical energy and transmitting it to the Earth using directed microwave radiation and its subsequent conversion into electrical energy have attracted considerable interest. These studies have shown that powering the Earth from space can:

1. Обеспечить передачу энергии непосредственно в районы ее потребления и, в первую очередь, в труднодоступные и высокоширотные без организации наземных линий электропередачи большой протяженности.1. To ensure the transfer of energy directly to the areas of its consumption and, first of all, to hard-to-reach and high-latitude ones without the organization of long-distance land transmission lines.

2. Сократить использование углеводородного топлива, добыча и сжигание которого оказывают вредное влияние на биосферу.2. To reduce the use of hydrocarbon fuels, the production and burning of which have a harmful effect on the biosphere.

Облучение солнечных батарей солнечной энергией на орбите происходит практически 24 часа в сутки с неизменной интенсивностью 1,4 кВт/м2, что в 10-15 раз выше, чем на Земле.Solar cells are irradiated with solar energy in orbit almost 24 hours a day with a constant intensity of 1.4 kW / m 2 , which is 10-15 times higher than on Earth.

В течение последних десятилетий опубликован ряд проектных исследований, посвященных будущим космическим электростанциям.Over the past decades, a number of design studies have been published on future space power plants.

Идея создания солнечной космической электростанции (СКЭС) была выдвинута американским исследователем П. Глезером (см. Seince 162 (№3856), 857 (1968). В 1971 году на эту идею им был получен патент (см. Patent of USA, 3.781.647; 26.07.1971). Принцип идеи заключался в размещении космической части станции на геостационарной орбите (высота ~35800 км). Размещение станции на геостационарной орбите в экваториальной плоскости Земли позволяет ей при полете по орбите все время находиться практически над одним и тем же участком поверхности Земли и тем самым обеспечить постоянную передачу энергии на Землю.The idea of creating a solar space power station (SCES) was put forward by the American researcher P. Glezer (see Seince 162 (No. 3856), 857 (1968). In 1971 he received a patent for this idea (see Patent of USA, 3.781.647 ; July 26, 1971). The principle of the idea was to place the space part of the station in a geostationary orbit (altitude ~ 35800 km). Placing the station in a geostationary orbit in the equatorial plane of the Earth allows it to stay almost over the same surface area all the time in orbit Earth and thereby provide a constant before chu energy to Earth.

Структурная схема СКЭС на геостационарной орбите (прототип) приведена на фиг. 1.The structural diagram of the SCES in the geostationary orbit (prototype) is shown in FIG. 1.

По данным проекта площадь передающей ФАР (3) на геостационарной орбите составляет ~1 км2, площадь солнечных батарей (1) около 60 км2, а площадь наземной приемной антенны (5) более 25 км2. Столь значительные размеры передающей и приемной антенн определяются большим расстоянием между ними. Важно отметить, что габариты системы передачи энергии зависят в основном от расстояния между пунктами приема и передачи энергии и принятого КПД передачи и даже существенное уменьшение площади солнечных батарей и, соответственно, передаваемой мощности не позволит уменьшить площади передающей и приемных антенн системы передачи энергии и не приведет к заметному снижению затрат на создание СКЭС.According to the project, the area of the transmitting PAR (3) in the geostationary orbit is ~ 1 km 2 , the area of solar panels (1) is about 60 km 2 , and the surface of the ground receiving antenna (5) is more than 25 km 2 . Such significant dimensions of the transmitting and receiving antennas are determined by the large distance between them. It is important to note that the dimensions of the energy transmission system depend mainly on the distance between the points of reception and transmission of energy and the adopted transmission efficiency and even a significant reduction in the area of solar panels and, accordingly, the transmitted power will not allow to reduce the area of the transmitting and receiving antennas of the energy transmission system and will not to a noticeable reduction in the cost of creating SKES.

Отличительной чертой конструкции СКЭС является наличие большого количества однотипных элементов, таких как элементы солнечных батарей, излучающие элементы антенн, усилители мощности, диоды, волноводы и т.п. Все это позволяет организовать массовое производство этих элементов и узлов, где их стоимость будет приближаться к стоимости исходных материалов.A distinctive feature of the SCES design is the presence of a large number of elements of the same type, such as solar cells, radiating antenna elements, power amplifiers, diodes, waveguides, etc. All this allows us to organize the mass production of these elements and assemblies, where their cost will approach the cost of the starting materials.

Однако одной из основных трудностей является доставка на орбиту огромного количества грузов, что на существующей транспортно-космической системе практически не осуществимо, в том числе из-за необходимости проведения большого числа пусков мощных ракет-носителей, ухудшающих и без того сложную экологическую ситуацию на Земле. Вывод на геостационарную орбиту такого количества грузов с последующей организацией крупномасштабных работ по сборке и настройке СКЭС требует разработки принципиально новой транспортной системы.. При этом необходимо отметить, что эффективность передачи энергии с геостационарной экваториальной орбиты в наиболее холодные высокоширотные области Земли существенно падает с увеличением широты, т.е. передача энергии с геостационарной орбиты в высокие широты практически является не целесообразной.However, one of the main difficulties is the delivery of a huge amount of cargo into orbit, which is practically not feasible on the existing transport and space system, including due to the need to carry out a large number of launches of powerful launch vehicles that worsen the already difficult environmental situation on Earth. Bringing so many cargoes into geostationary orbit with the subsequent organization of large-scale assembly and adjustment of SCES requires the development of a fundamentally new transport system .. It should be noted that the efficiency of energy transfer from the geostationary equatorial orbit to the coldest high-latitude regions of the Earth decreases significantly with increasing latitude, those. the transfer of energy from a geostationary orbit to high latitudes is practically not practical.

С целью уменьшения объемов выводимых на орбиту грузов с Земли в 1990 г. Дэвид Крисвел и Роберт Вальдрон предложили идею размещение СКЭС на Луне, предполагая, что большая часть материалов для лунной СКЭС будут добываться на самой Луне (Lunar power system to supply solar electric power to earth //25-th Inter-Society Energy Conference, Reno, Nevada, August 12-17, 1990//). Луна, являясь естественным спутником Земли, представляет большой интерес для размещения на ее поверхности долговременных средств преобразования солнечной энергии в энергию СВЧ излучения и передачи ее на Землю с целью решения энергетических и технологических задач будущего.In order to reduce the volume of orbital cargo from Earth in 1990, David Criswell and Robert Waldron proposed the idea of placing an SCES on the Moon, suggesting that most of the materials for the lunar SCES will be mined on the Moon itself (Lunar power system to supply solar electric power to earth // 25th Inter-Society Energy Conference, Reno, Nevada, August 12-17, 1990 //). The Moon, being a natural satellite of the Earth, is of great interest for placing on its surface long-term means of converting solar energy into microwave energy and transmitting it to the Earth in order to solve the energy and technological problems of the future.

В 1990-1993 гг. в МРТИ РАН совместно с Исследовательским центром им. М.В. Келдыша были выполнены исследования по обоснованию принципов построения и определению основных параметров крупномасштабной лунно-космической системы энергоснабжения Земли. При этом предполагается организовать на Луне добычу минеральных ресурсов и переработку их с целью извлечения различных химических элементов, таких как кислород, алюминий, титан, цирконий, кремний и др., пригодных для производства, например солнечных батарей из кремния и других составных частей СКЭС и организовать их производство на лунной производственной базе. Ряд полученных результатов изложен в работах:In 1990-1993 at MRTI RAS together with the Research Center named after M.V. Keldysh studies were carried out to justify the principles of construction and determine the main parameters of the large-scale lunar-space system of energy supply to the Earth. At the same time, it is planned to organize the extraction and processing of mineral resources on the Moon in order to extract various chemical elements, such as oxygen, aluminum, titanium, zirconium, silicon, etc., suitable for production, for example, solar panels made of silicon and other components of SCES and organize their production at the lunar production base. A number of the results are presented in the works:

1. Eckov Yu.M, Koroteev A.S., Sviridonov A.I. Concept and Hardware for deploying the lunar station Suppling energy to Earth by Microwave Beam // Space Energy and Transportation, volume 1, number 3, pp 177-186, 1996.1. Eckov Yu.M., Koroteev A.S., Sviridonov A.I. Concept and Hardware for deploying the lunar station Suppling energy to Earth by Microwave Beam // Space Energy and Transportation, volume 1, number 3, pp 177-186, 1996.

2. Еськов Ю.М., Ключник A.B., Моторин Н.Г., Свиридонов А.И., Тюльпаков В.Н.2. Eskov Yu.M., Klyuchnik A.B., Motorin N.G., Sviridonov A.I., Tyulpakov V.N.

СВЧ излучающая система лунной электростанции // 28-ая московская международная конференция по теории и технике антенн, 22-24 сентября, 1998.Microwave emitting system of a lunar power station // 28th Moscow International Conference on Theory and Technology of Antennas, September 22-24, 1998.

Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention

Рассмотренные выше проекты энергоснабжения Земли из космоса отличаются грандиозными масштабами и затратами и могут быть реализованы лишь в отдаленной перспективе. В значительной степени это связано с размещением космической части станции на геостационарной орбите и на Луне.The above-considered projects of energy supply to the Earth from space are distinguished by tremendous proportions and costs and can be realized only in the long term. This is largely due to the placement of the space part of the station in geostationary orbit and on the moon.

Целью настоящего изобретения является значительное уменьшение размеров антенн системы передачи энергии при сохранении относительно высокого КПД передачи энергии с возможностью ее развертывания на орбите с использованием существующей транспортной ракетно-космической техники в ближайшей перспективе.The aim of the present invention is to significantly reduce the size of the antennas of the energy transfer system while maintaining a relatively high efficiency of energy transfer with the possibility of its deployment in orbit using existing transport rocket and space technology in the near future.

Достижение данной цели возможно путем размещения космической части станции, например, на геосинхронной орбите с высотой перигея 300-1000 км. Так как площади приемной и передающей антенн пропорциональны квадрату расстояния между ними, то размещение передающей части станции на такой орбите позволит существенно уменьшить площади антенных систем станции в 103-104 раз. При этом необходимым условием функционирования станции является введение в схему станции двух накопителей электрической энергии (фиг. 2). Первый (6), накапливает электроэнергию, получаемую от солнечных батарей, второй (7) от наземной приемной выпрямительной антенны (5).Achieving this goal is possible by placing the space part of the station, for example, in a geosynchronous orbit with a perigee altitude of 300-1000 km. Since the areas of the receiving and transmitting antennas are proportional to the square of the distance between them, placing the transmitting part of the station in such an orbit will significantly reduce the area of the antenna systems of the station by 10 3 -10 4 times. In this case, a necessary condition for the operation of the station is the introduction of two electric energy storage devices into the station circuit (Fig. 2). The first (6), accumulates electricity received from solar panels, the second (7) from the ground receiving rectifier antenna (5).

В процессе движения передающей космической станции по геосинхронной орбите она накапливает электроэнергию от солнечной батареи, а при входе в рабочую зону сбрасывает ее на наземную приемную выпрямительную антенну по СВЧ лучу (фиг. 3). Площади передающей антенной решетки и приемной антенны могут быть определены из выражения Sпер.Sпр.=(τλR)2, где τ-параметр, определяющий эффективность передачи энергии, при τ=1,5 КПД передачи составляет 90%; λ-длинна волны; R-высота орбиты в перигеи на момент сброса (передачи) энергии на Землю. При высоте орбиты в перигее 300-1000 км общая площадь передающей и приемной антенн может быть сравнительно небольшой. Увеличение высоты орбиты приведет к увеличению необходимых размеров антенн, а существенное ее снижение к уменьшению времени жизни станции и к значительному уменьшению времени, в течение которого энергия может передаваться на приемную антенну. Параметры орбиты будут определяться также числом приемных антенн на Земле и их расположением. Такая система позволяет достаточно просто наращивать энергетику за счет увеличения числа небольших космических электростанций умеренной мощности. А соответствующим выбором орбиты можно обеспечить электроснабжение любого места на Земле, в том числе труднодоступные, включая высокоширотные полярные районы.In the process of moving the transmitting space station in a geosynchronous orbit, it accumulates electricity from the solar battery, and when it enters the working area, it dumps it to the ground receiving rectifier antenna via a microwave beam (Fig. 3). The areas of the transmitting antenna array and the receiving antenna can be determined from the expression S per. S ave. = (ΤλR) 2 , where the τ-parameter that determines the efficiency of energy transfer, at τ = 1.5, the transmission efficiency is 90%; λ is the wavelength; R-height of the orbit in the perigee at the time of the discharge (transfer) of energy to the Earth. With an orbit height of 300-1000 km in the perigee, the total area of the transmitting and receiving antennas can be relatively small. An increase in the height of the orbit will lead to an increase in the required size of the antennas, and a substantial decrease in the length of the orbit will decrease the lifetime of the station and significantly reduce the time during which energy can be transmitted to the receiving antenna. The parameters of the orbit will also be determined by the number of receiving antennas on Earth and their location. Such a system allows a fairly simple increase in energy by increasing the number of small space power plants of moderate power. A suitable choice of the orbit can provide power to any place on Earth, including hard-to-reach ones, including high-latitude polar regions.

Существенную роль при выборе параметров орбиты играет режим работы системы. Рассмотрим случай, когда на земле имеется всего одна приемная антенна. За один период оборота накопление энергии будет происходить около 24 часов, а передача ее на Землю - в течение относительно короткого промежутка времени (десятки минут). При увеличении числа приемных позиций будет уменьшаться величина энергии передаваемой на каждую из них.An essential role in choosing the parameters of the orbit is played by the mode of operation of the system. Consider the case when there is only one receiving antenna on the ground. In one rotation period, energy will accumulate for about 24 hours, and its transfer to Earth within a relatively short period of time (tens of minutes). With an increase in the number of receiving positions, the amount of energy transmitted to each of them will decrease.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 Структурная схема СКЭС на геостационарной орбите.FIG. 1 Structural diagram of SCES in geostationary orbit.

Фиг. 2 Структурная схема системы передачи энергии на Землю с орбитальной солнечной электростанции.FIG. 2 Block diagram of a system for transferring energy to the Earth from an orbiting solar power station.

Фиг. 3 Орбитальная солнечная электростанция на геосинхронной орбите.FIG. 3 Orbital solar power station in geosynchronous orbit.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Одним из центральных вопросов является выбор оптимальной длины волны СВЧ излучения для системы передачи энергии. Нижняя граница допустимых длин волн составляет 2,5-3 см. При дальнейшем уменьшении длины волны резко возрастают потери на атмосферном участке из-за облачности, осадков, пыли. В дожде интенсивностью 12,5 мм/час (сильный дождь) потери на трассе длиной 5 км составят около 8% при λ=1 см и 20% при λ=3 см. Непосредственное поглощение радиоволн СВЧ диапазона в ионосферной плазме невелико, но эффекты рефракции и соответствующее смещение СВЧ луча следует принимать во внимание. Увеличение длины волны СВЧ излучения свыше 15 см приведет к неоправданному увеличению размеров передающей и приемной антенн. Помимо физических ограничений, связанных с поглощением радиоволн в атмосфере, и технологических аспектов изготовления и доставки в космос крупногабаритных конструкций имеется ряд факторов, влияющих на выбор рабочей частоты системы. В частности, диапазоны 2,45; 5,8 и 24,125 ГГц (длины волн 12,2 5,1 и 1,24 см) были выделены международными организациями для использования в промышленных, научных и медицинских целях. Эти частоты не попадают в диапазон частот, выделенных для каналов связи, и согласуются международными стандартами. В качестве рабочей длины волны для системы по ряду факторов целесообразно выбрать длину волны из диапазона 15-5,1 см. Такой выбор позволит минимизировать размеры антенн, стоимость системы и получить достаточно высокий КПД передачи энергии.One of the central issues is the choice of the optimal wavelength of microwave radiation for the energy transfer system. The lower limit of permissible wavelengths is 2.5-3 cm. With a further decrease in wavelength, losses in the atmospheric region sharply increase due to cloud cover, precipitation, and dust. In rain with an intensity of 12.5 mm / h (heavy rain), losses on a 5 km path will be about 8% at λ = 1 cm and 20% at λ = 3 cm. The direct absorption of microwave waves in the ionospheric plasma is small, but the refraction effects and the corresponding microwave beam offset should be taken into account. An increase in the wavelength of microwave radiation above 15 cm will lead to an unjustified increase in the size of the transmitting and receiving antennas. In addition to the physical limitations associated with the absorption of radio waves in the atmosphere, and the technological aspects of the manufacture and delivery into space of large-sized structures, there are a number of factors affecting the choice of the operating frequency of the system. In particular, the ranges of 2.45; 5.8 and 24.125 GHz (wavelengths 12.2 5.1 and 1.24 cm) were allocated by international organizations for use in industrial, scientific and medical purposes. These frequencies do not fall into the range of frequencies allocated for communication channels, and are consistent with international standards. As a working wavelength for the system, for a number of factors, it is advisable to choose a wavelength from the range of 15-5.1 cm. Such a choice will minimize the size of the antennas, the cost of the system, and obtain a sufficiently high energy transfer efficiency.

При построении системы необходимо стремиться к оптимальному соотношению между размерами передающей антенны и приемной выпрямительной антеннами. Это оптимальное соотношение определяется стоимостью основных компонентов системы.When constructing the system, it is necessary to strive for the optimal ratio between the dimensions of the transmitting antenna and the receiving rectifier antennas. This optimal ratio is determined by the cost of the main components of the system.

Для того, чтобы навести передающую антенну космической электростанции на приемную антенну и удерживать луч на ней в процессе движения станции по орбите в рабочей зоне, необходимо иметь антенну с электронным сканированием в небольшом секторе (~1°) для точного наведения на приемную антенну и с механическим сканированием в более широком секторе углов. Это может быть ФАР, элементами которой являются отдельные антенные модули диаметром 1-3 метра. В качестве СВЧ генератора может быть использован оптимизированный по КПД узкополосный электровакуумный усилитель (амплитрон, клистрон).In order to direct the transmitting antenna of the space power station to the receiving antenna and keep the beam on it while the station is moving in orbit in the working area, it is necessary to have an antenna with electronic scanning in a small sector (~ 1 °) for precise pointing at the receiving antenna and with mechanical scanning in a wider sector of angles. It can be a PAR, the elements of which are individual antenna modules with a diameter of 1-3 meters. As a microwave generator, a narrow-band narrow-band electro-vacuum amplifier (amplitron, klystron) optimized for efficiency can be used.

Передающая ФАР может быть создана также и на основе твердотельных приборов. В этом случае передающая антенна выполняется в виде печатной полупроводниковой структуры. Основные преимущества твердотельной ФАР по сравнению с электровакуумными приборами состоит в ее большой надежности и долговечности. Удельная стоимость современных твердотельных источников излучения, их размеры и вес постоянно снижаются, особенно в низкочастотной части СВЧ диапазона (0,9…2,4 ГГц). Недостатком твердотельной ФАР является большая чувствительность к тепловым перегрузкам.The transmitting headlamp can also be created on the basis of solid-state devices. In this case, the transmitting antenna is in the form of a printed semiconductor structure. The main advantages of the solid-state headlamp in comparison with electric vacuum devices is its great reliability and durability. The unit cost of modern solid-state radiation sources, their size and weight are constantly decreasing, especially in the low-frequency part of the microwave range (0.9 ... 2.4 GHz). The disadvantage of solid-state headlamps is their high sensitivity to thermal overloads.

Излучающая ФАР формирует пучок, пятно которого на поверхности Земли будет иметь форму эллипса, эксцентриситет которого будет изменяться при движении станции по орбите. В точке максимального сближения с приемной антенной пятно примет форму окружности.The radiating PARS forms a beam, the spot of which on the Earth's surface will have the shape of an ellipse, the eccentricity of which will change when the station moves in orbit. At the point of maximum convergence with the receiving antenna, the spot will take the form of a circle.

В последнее время появилась возможность создания эффективных и компактных накопителей энергии. Масса обычного литиевого аккумулятора, имеющего удельная запасенную энергию 280 Вт⋅час/кг, заряжаемого от источника мощностью 100 кВт в течении суток, составит около 9 т, в ближайшей перспективе эта масса может быть существенно снижена.Recently, it has become possible to create efficient and compact energy storage devices. The mass of a conventional lithium battery with a specific stored energy of 280 W⋅h / kg, charged from a source of 100 kW during the day, will be about 9 tons, in the near future this mass can be significantly reduced.

Приемная выпрямительная антенна имеет вид плоской печатной антенной решетки с дипольными излучателями. Выпрямительные диоды в массовом производстве имеют небольшую стоимость и высокий КПД преобразования (80-90%). Антенна имеет небольшую удельную массу и может быстро разворачиваться в требуемом районе.The receiving rectifier antenna has the form of a flat printed antenna array with dipole emitters. Rectifier diodes in mass production have a low cost and high conversion efficiency (80-90%). The antenna has a small specific gravity and can quickly be deployed in the desired area.

Claims (1)

Система передачи энергии на Землю с орбитальной солнечной электростанции, содержащая солнечную батарею, преобразователь электрического тока в СВЧ энергию, фазируемую антенную решетку, приемную выпрямительную антенну, отличающаяся тем, что орбитальная солнечная электростанция выводится на геосинхронную орбиту с перигеем, равным 300…1000 км, над местом расположения приемной антенны на Земле, при этом в конструкцию станции вводятся два накопителя электрической энергии, первый накапливает электроэнергию, получаемую от солнечной батареи в процессе полета станции по орбите, второй накапливает электроэнергию от наземной приемной выпрямительной антенны во время сеанса передачи энергии на наземную приемную антенну по СВЧ лучу при пролете станции над наземной приемной антенной.A system for transferring energy to the Earth from an orbital solar power station, containing a solar battery, an electric current to microwave converter, a phased array antenna, a receiving rectifier antenna, characterized in that the orbiting solar power station is put into geosynchronous orbit with a perigee equal to 300 ... 1000 km above the location of the receiving antenna on Earth, while two electrical energy storage devices are introduced into the station’s construction, the first accumulates electricity received from the solar battery in Processes flight station in orbit, the second stores electric power from the rectifier terrestrial receiving antenna in the power transmission session time to the terrestrial receiving antenna of the microwave beam as they pass over a ground receiving station antenna.
RU2018135632A 2018-10-09 2018-10-09 System for power transmission to the earth from orbital solar power station RU2713129C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135632A RU2713129C1 (en) 2018-10-09 2018-10-09 System for power transmission to the earth from orbital solar power station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135632A RU2713129C1 (en) 2018-10-09 2018-10-09 System for power transmission to the earth from orbital solar power station

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713129C1 true RU2713129C1 (en) 2020-02-03

Family

ID=69625093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018135632A RU2713129C1 (en) 2018-10-09 2018-10-09 System for power transmission to the earth from orbital solar power station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713129C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112379684A (en) * 2020-11-24 2021-02-19 沈阳航空航天大学 Multi-agent fault-tolerant cooperative control method for energy transmission of space solar power station
CN112468058A (en) * 2020-11-24 2021-03-09 沈阳航空航天大学 Multi-agent cooperative control method for energy transmission of space solar power station

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3781647A (en) * 1971-07-26 1973-12-25 Little Inc A Method and apparatus for converting solar radiation to electrical power
SU946372A1 (en) * 1980-10-31 1983-01-23 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср Method for power supply of ground users from outer space
US5019768A (en) * 1985-05-08 1991-05-28 Criswell David R Power collection and transmission system and method
US20100276547A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Rubenchik Alexander M Systems for solar power beaming from space
RU2605956C2 (en) * 2015-04-02 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет геодезии и картографии" (МИИГАиК) Space solar power plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3781647A (en) * 1971-07-26 1973-12-25 Little Inc A Method and apparatus for converting solar radiation to electrical power
SU946372A1 (en) * 1980-10-31 1983-01-23 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср Method for power supply of ground users from outer space
US5019768A (en) * 1985-05-08 1991-05-28 Criswell David R Power collection and transmission system and method
US20100276547A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Rubenchik Alexander M Systems for solar power beaming from space
RU2605956C2 (en) * 2015-04-02 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет геодезии и картографии" (МИИГАиК) Space solar power plant

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112379684A (en) * 2020-11-24 2021-02-19 沈阳航空航天大学 Multi-agent fault-tolerant cooperative control method for energy transmission of space solar power station
CN112468058A (en) * 2020-11-24 2021-03-09 沈阳航空航天大学 Multi-agent cooperative control method for energy transmission of space solar power station
CN112468058B (en) * 2020-11-24 2022-02-22 沈阳航空航天大学 Multi-agent cooperative control method for energy transmission of space solar power station
CN112379684B (en) * 2020-11-24 2023-11-28 沈阳航空航天大学 Multi-agent fault-tolerant cooperative control method for energy transmission of space solar power station

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Strassner et al. Microwave power transmission: Historical milestones and system components
US11128179B2 (en) Large-scale space-based solar power station: power transmission using steerable beams
US10144533B2 (en) Large-scale space-based solar power station: multi-scale modular space power
Shi et al. Research on wireless power transmission system between satellites
McSpadden et al. An in-space wireless energy transmission experiment
Zheng et al. Wireless laser power transmission: Recent progress and future challenges
RU2713129C1 (en) System for power transmission to the earth from orbital solar power station
Pawade et al. Goodbye wires: Approach to wireless power transmission
Sasaki How Japan plans to build an orbital solar farm
Bergsrud et al. Orbit-to-ground wireless power transfer test mission
Little et al. Toward space solar power: Wireless energy transmission experiments past, present and future
Johnson et al. Space-based solar power: Possible defense applications and opportunities for nrl contributions
CN109831145A (en) Energy distribution collects the Wireless power transmission of conversion with the transmitting of wave beam centralized control
Kruft A techno-economic analysis of space-based solar power systems
JP2000278888A (en) Inter-satellite power transmission system
US20240088720A1 (en) Systems for providing electromagnetic radiation input to free electron lasers in flight, and associated methods
RU2094949C1 (en) Method and device for lunar space power supply
RU2733181C1 (en) Balloon-to-space power system (bsps)
Hou et al. High Power Electric Generation and WPT Demonstration Mission
Little Solar Power Satellites: Recent Developments
Landis et al. Design Study of Surface to Surface Laser Power Beaming on the Moon
VENUGOPAL et al. Material Science Research India
Glaser Evolution of the satellite solar power station/SSPS/concept
Hoffert et al. Power beaming for space-based electricity on Earth: near-term experiments with radars, lasers and satellites
Vorobey The technology and costs behind solar power satellites

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201010