Радиотехника и электроника, 2020, T. 65, № 7, стр. 656-657

1. В работах [1–4] теория метачастиц импульсных волновых полей развивалась в применении к проблеме импульсной передачи сигналов цифровой информации. В данном сообщении иллюстрируются примеры применения этой теории в области работ по передаче энергии на дальние расстояния, в частности при создании Солнечных космических энергосистем (СКЭС) [5].

2. При направленном излучении апертурным источником импульсного волнового поля в процессе его распространения продольный поток энергии поля метачастиц сохраняется, но при этом увеличивается эффективный поперечный размер поля метачастиц [4]. Однако на некотором расстоянии от апертуры источника все же сохраняется лучевая направленность потока энергии метачастиц, поскольку сохраняется порядок величины эффективного поперечного размера волнового поля метачастиц. Это имеет место [4] до тех пор пока выполняется условие

где $z$ – расстояние направленно излученного волнового поля от апертуры источника, $k = {{2\pi } \mathord{\left/ {\vphantom {{2\pi } \lambda }} \right. \kern-0em} \lambda }$ ($\lambda $ – длина волны излученного поля), $a$ и $s = \pi {{a}^{2}}$ – радиус и площадь круглой излучающей апертуры источника поля.

Следует отметить, что в соотношение (1) не входят импульсные свойства рассматриваемого излучения, поэтому непрерывное (не импульсное) излучение, описываемое не метачастицами, а просто волновыми гауссовыми пучками [6–8], можно рассматривать как частный случай исследуемого направленного излучения.

3. Рассмотрим примеры результатов расчета наибольшего расстояния для передачи энергии при лучевой направленности излучения метачастиц и, в частности, волновых гауссовых пучков, для которого выполняется условие

В работе [3] приведен пример передачи энергии поля от поверхности Земли на поверхность Луны нулевой метачастицей в режиме лучевой направленности излучения (3) на расстояние $z \cong 400 \times {{10}^{6}}$ м. Это можно сделать используя световое излучение с длиной волны $\lambda = 0.4 \times {{10}^{{ - 6}}}$ м и излучатель с радиусом апертуры $a = 5~$ м при эффективном излучении нулевой метачастицы или нулевого гауссова пучка [2].

На рис. 1 графически представлена функциональная зависимость расстояния $z$ [4] для двух апертурных СВЧ переизлучателей солнечной энергии на Землю от СКЭС, расположенной на геостационарной орбите около Земли. Предполагается, что если переизлучатели работают на разных частотах с длинами волн ${{\lambda }_{1}}$ и ${{\lambda }_{2}}$, то они должны иметь апертуры с различными радиусами ${{a}_{1}}~$ и ${{a}_{2}},~$ причем такими, чтобы для них выполнялось соотношение (3).

В статье [5] приводятся примеры предлагаемых параметров для работы переизлучателей СКЭС: ${{\lambda }_{1}} = 5.17~$ см, ${{a}_{1}} = 500~$ м и ${{\lambda }_{2}} = 12.14~$ см, ${{a}_{2}} = 775~$ м, при расстоянии СКЭС от поверхности Земли $z \cong 30 \times {{10}^{3}}$ км. При этом отмечено, что для применения подбор параметров по первому варианту предпочтителен, поскольку для него требуется апертура переизлучателя меньшего размера, а по второму варианту – поскольку в этом случае на прохождение электромагнитных волн через атмосферу Земли практически не влияют метеорологические условия: густая облачность и интенсивные осадки.

Подстановка приведенных параметров работы переизлучателей в соотношение (3) показывает, что оно выполняется.