اقترح العلماء الروس إعادة شحن أقمار الاتصال المدارية باستخدام ليزر إلكترون حر

اقترح علماء روس من معهد الفيزياء النووية (INP SB RAS) طريقة جديدة بشكل أساسي لإعادة شحن أقمار الاتصال المدارية. ووفقًا للمهمة ، قال نيكولاي فينوكوروف ، رئيس مختبر أبحاث INP SB RAS ، للصحفيين: وفقًا للمهمة ، سيتم نقل الطاقة اللازمة لتغذية الأقمار الصناعية من سطح الأرض من خلال أشعة الليزر الإلكترونية القوية.



في 4 يوليو ، في معهد الفيزياء النووية في نوفوسيبيرسك ، بدأ مؤتمر علمي حول إشعاع السنكروترون من ليزر الإلكترون الحر. قال العلماء للصحفيين لماذا هناك حاجة لمثل هذه الليزر وكيف يمكن بفضلها أن تعمل الأقمار الصناعية الفضائية في المستقبل.

قال نيكولاي فينوكوروف ، دكتور في الفيزياء والرياضيات ، عضو المراسلة في الأكاديمية الروسية للعلوم ، رئيس مختبر الأبحاث في INP SB RAS: "نجري بحثًا حول إشعاع السنكروترون وعلى ليزر إلكترون حر". - يقوم معهد الفيزياء النووية بتشغيل ليزر إلكترون حر. في الواقع هناك ثلاثة منهم ، وكلها خاصة. تنتج أشعة الليزر الأشعة تحت الحمراء في نطاقات مختلفة الطول الموجي. ولعدة سنوات ونحن نعمل مع هذا الإشعاع مع المستخدمين العلميين من معاهد Akademgorodok وأماكن أخرى في روسيا. وهذا ما يسمى بمركز المشاركة. أجرينا هذا العام تجارب ، أكثر أو أقل نجاحًا ، على ليزر الإلكترون المجاني الجديد ، آخر ثلاث تجارب. هذا مصدر فريد للإشعاع أنشأناه بأنفسنا. هذا ليس في أي مكان آخر. نخطط لتحسين المعلمات ،على الرغم من أنها حققت بالفعل أرقامًا قياسية مقارنة بالإنجازات العالمية. لذلك ، يتمتع مستخدمونا بفرصة حصرية لإجراء التجارب ".

يتكون ليزر الإلكترون الحر من نوفوسيبيرسك (FEL) من ثلاث مسرعات ، تسمى الرشقات :



المرحلة الأولى عبارة عن مسرع - معوض واحد مع طاقة إلكترون تبلغ 12 MeV تم

إطلاق المرحلة الأولى من Novosibirsk FEL في عام 2002. اليوم هو المصدر الأقوى في العالم لإشعاع تيراهيرتز ومسرع التسارع بأعلى متوسط ​​للتيار.



تمر الإلكترونات من مسدس الإلكترون من خلال "جهاز التجميع" (مرنان تجميع RF) ، فجوة فارغة ، مرنان ، يكتسبان طاقة MeVa 2 ، الهيكل المتسارع الرئيسي ، يكتسب 10 MeV أخرى ، و undulator ، حيث يدخل جزء من طاقة الإلكترون إلى الإشعاع. بعد ذلك ، تعود الحزمة إلى الهيكل المتسارع الرئيسي في المرحلة المتباطئة من تجاويف RF ، وتفقد الطاقة إلى القيمة الأولية (حوالي 2 MeV) ويتم امتصاصها في ممتص الشعاع.



المرحلة الثانية عبارة عن جهاز تسريع مزدوج الدوران مع طاقة إلكترون تبلغ 22 MeV



تم إطلاق المرحلة الثانية من FEL في عام 2009. تم الحصول على إشعاع متماسك في نطاق الطول الموجي 40-80 ميكرون بمتوسط ​​قدرة حوالي 0.5 كيلو واط ، وهو رقم قياسي عالمي في هذا النطاق. في عام 2010 ، تم إخراج انبعاث FEL الثاني إلى محطات المستخدم الحالية. في المستقبل القريب ، من المخطط زيادة الطاقة الإشعاعية وتحسين الهيكل المغناطيسي من أجل تقليل خسائر الشعاع بسبب انتشار الطاقة ، والتي تظهر نتيجة للتفاعل مع إشعاع FEL.

المسرِّع للمرحلة الثانية هو أول مسرع - مُعَوِّض مزدوج للجسيمات المشحونة في العالم. يستخدم التثبيت نفس نظام التسارع مثل المرحلة الأولى. يتم اختيار وضع التشغيل عن طريق تشغيل / إيقاف المغناطيس الدوار.

المرحلة الثالثة هي مُسرِّع - مسرع إلكترون بأربع دورات بطاقة 42 MeV.



في 22 مايو 2012 ، تم الحصول على أول استرجاع لحزمة الإلكترون في المرحلة الثالثة - أول مسرع - مسرع أربع سرعات في العالم.

في عام 2013 ، تم الحصول على استرداد بنسبة 95٪ ومتوسط ​​تيار يبلغ 3.2 مللي أمبير بمعدل تكرار يبلغ 3.75 ميجا هرتز.

في الوقت الحالي ، يستمر التثبيت في تثبيت مرنان بصري لتوليد إشعاع وضبط أوضاع الهيكل الإلكتروني البصري.




_{عوارض المرحلة الثالثة}

تقع _{المرحلة} الأولى في المستوى العمودي ، والثانية والثالثة في المستوى الأفقي. يستخدمون نفس الهيكل المتسارع الذي يتكون من مرنانات موصلة بشكل طبيعي. يتم اختيار وضع التشغيل عن طريق تشغيل أو إيقاف تشغيل المغناطيس الدوار.

حتى الآن ، تم إطلاق المرحلتين الأولى والثانية من FELs. LSE من المرحلة الثالثة في عملية التجميع.


_{نظرة عامة على التثبيت}

يعتمد مبدأ تشغيل ليزر الإلكترون الحر

على تشغيل توليد الإلكترون الحر في توليد إشعاع نسبي في جهاز خاص - متموج ، والذي يتكون من مغناطيسات متناوبة.



معلمات المعجل لا يزال

الحد الأقصى لمتوسط ​​التيار الذي تم الحصول عليه في المرحلة الأولى من مسرع - استرداد Novosibirsk FEL رقمًا قياسيًا في هذه الفئة من الآلات. المرحلتان الثانية والثالثة - أول مسرعات - مُسرِّعات متعددة الدوران في العالم. يتم عرض معلمات التثبيت في الجدول.



معلمات الإشعاع

متوسط ​​القدرة الإشعاعية تيراهيرتز التي تم الحصول عليها في نوفوسيبيرسك FEL تحطيم الرقم القياسي في هذا النطاق الطول الموجي. في المركز السيبيري لإشعاع السنكروترون وتيراهيرتز ، يتم العمل مع إشعاع تيراهيرتز بواسطة 20 مجموعة من 12 منظمة علمية من نوفوسيبيرسك وموسكو وكوريا الجنوبية. يتم عرض معلمات الإشعاع في الجدول.



"بالنسبة لنا ، فإن إنشاء ليزر إلكترونيات قوي قوي له تركيز مهم آخر. ها هو: عدد الأقمار الصناعية الفضائية للاتصالات آخذ في الازدياد باستمرار. في الوقت نفسه ، لدى الأقمار الصناعية قيود معينة على إمدادات الطاقة. لذا ، تعطي الألواح الشمسية حوالي 10 كيلووات. إذا تم تشغيل الأقمار الصناعية من الأرض عن طريق الإشعاع ، مثل الأشعة تحت الحمراء ، فيمكن القيام بذلك حتى تتوفر 100 كيلووات من الطاقة لهذا القمر الصناعي. إذا قمنا بعمل العديد من أجهزة الليزر الإلكترونية المجانية ، فسوف نكون قادرين على تحقيق قفزة نوعية جديدة في تطوير الاتصالات الفضائية. ليزر الإلكترون الحر القوي ذو قيمة عملية. يمكن مقارنة استخدام الطاقة الشمسية بواسطة الأقمار الصناعية مع طاقة الإبحار. بغض النظر عن مدى جودة المراكب الشراعية ، بغض النظر عن مدى سرعتها ، لا تزال البواخر تفوز. لماذا؟ لأن المحرك نشط.وأوضح دكتور الفيزياء والرياضيات ، العضو المقابل في الأكاديمية الروسية للعلوم ، رئيس مختبر الأبحاث ، أنه إذا تمكنا من تزويد الأقمار الصناعية بالطاقة من الأرض باستخدام الليزر الإلكتروني المجاني ، فلدينا فرص جديدة تمامًا ، كما هو الحال مع ظهور السفن في أيام الزوارق الشراعية. INP SB RAS نيكولاي فينوكوروف.

ستكلف الدورة الكاملة لإدخال تكنولوجيا الطاقة الساتلية للليزر حوالي 1 مليار روبل. هل سيكون هناك مستثمرون على استعداد لاستثمار مثل هذا المبلغ في مشروع واعد ، كما سيقول الوقت.

_{موقع الكتروني INP SB RAS
Academ.info
TASS}

---

هذا كل شيء ، Dronk.Ru معك. لا تنسى إعادة الأموال للمشتريات في الصين والاشتراك في  مدونتنا ، سيكون هناك العديد من الأشياء الأكثر إثارة للاهتمام. نوصي بما يلي: - نوفر ما يصل إلى 8٪ على كل عملية شراء على AliExpress والمتاجر الأخرى عبر الإنترنت في الصين - لماذا تقدم المتاجر عبر الإنترنت أموالًا للشراء؟ - استرد أموالك - اختر خدمة استرداد النقود لـ Aliexpress - تاريخ تطوير Dronk.ru - من اختيار quadrocopters إلى إعادة الأموال للشراء على AliExpress وليس فقط - أفضل خدمة استرداد نقدي أو 5 معايير رئيسية لتقييم خدمة استرداد النقود

Source: https://habr.com/ru/post/ar395749/