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コヒーレントレーザーアレーを用いた宇宙空間無線エネルギー伝送の基礎研究

相干激光阵列空间无线能量传输基础研究

基本信息

批准号：
16656262
负责人：
小紫公也
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656262/
关键词：
エネルギー伝送レーザーアレーコヒーレントビーム結合

项目摘要

1.宇宙空間における光エネルギー伝送実証実験の計画立案計算機による光伝送のシミュレーションはほぼ完了したので、今年度は超小型人工衛星を2台同時に打ち上げてフォーメーションフライトを行い、母衛星から娘衛星へ光ビームを用いてエネルギー伝送の実証字実験を行うのに必要なシステムの基礎的な検討を行った。この光エネルギー伝送実験は、世界で始めての宇宙空間でのデモンストレーションとなるばかりでなく、その伝送効率は2衛星間の姿勢・距離制御の精度実証にも役に立つと期待される。衛星の光放射面と受光面を常に正対させておくのに必要な、推進システムと姿勢制御システムについて検討を行った結果、衛星間距離を数メートルに保つために必要な制御量などを算出した。2.光発振システムとしてのLEDアレイの製作光発振システムの検討、製作を行った。エネルギー変換効率と、研究従事者の身体的安全性の観点からコヒーレントなレーザー結合を諦め、LED(Light Emitting Diode)を用いることとした。信号機用のビーム広がり角4度の東芝製赤色光LEDを56個(7×8要素)配したアレイ(90mm×78mm)を製作した。LED発振波長域はいくつか選択できるが、現存する高変換効率な化合物半導体太陽電池セルを受電セルとして用いることを前提とし、それと良くマッチする波長として赤色LED(644nm±40nm)を選択している。太陽光の変換よりも高い変換効率(50%以上)を期待できるものである。4Vのリチウムイオンバッテリでの直接駆動を想定し、LED2個を直列配置したものを並列配置した結果、総入力電力5.9Wであった。光変換効率のカタログ値は90%であるので、出力は5.3Wと見積もられた。3.今後の展開受光部の製作を行い、超小型衛星の打ち上げ機会を捉えて、宇宙実証実験を行いたい。

1. In the outer space, two ultra-small artificial satellites will be launched simultaneously this year, and the mother satellite will be launched simultaneously. The basic requirements for the implementation of the optical transmission system will be discussed. The transmission efficiency of this kind of light transmission system is expected to be improved by the attitude between satellites, the accuracy of distance control, and the accuracy of detection. The satellite light emitting surface and the light receiving surface are always opposite to each other. The propulsion system and the attitude control system are discussed. The distance between satellites is calculated. 2. The light emitting system and the LED display system are discussed and manufactured. The safety of the body of the researcher is studied. The LED(Light Emitting Diode) is used. 56 (7×8 elements) Toshiba red LEDs (90mm×78mm) were produced for signal processing. LED emission wavelength range is selected from the range of 644 nm ± 40 nm, and the existing high conversion efficiency compound semiconductor solar cells are selected from the range of 644nm±40nm. The sun's rays are changing rapidly (more than 50%). 4V power supply and direct operation of LED2 in series configuration and parallel configuration result in total power 5.9W The light conversion rate is 90%, and the output is 5.3W. 3. In the future, the development of the light receiving department will be carried out, and the opportunity for the launch of nanosatellites will be captured, and the universe will be realized.