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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein fotovoltaisches Energieerzeugungssystem
für den
Weltraum, um Sonnenlicht im Weltraum zu empfangen und dadurch elektrische
Energie zu erzeugen, um die elektrische Energie durch den Weltraum zu
einer elektrischen Energiebasis durch Umwandeln der elektrischen
Energie in Mikrowellen zu übertragen
und um die elektrische Energie in der elektrischen Energiebasis
zu speichern, um dadurch die Nutzung der elektrischen Energie zu
ermöglichen; ferner
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Energiesatelliten
sowie auf eine elektrische Energiebasis zur Verwendung bei dem System.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Eine
Solarzelle ist als Energieerzeugungssystem kleiner Größe bekannt,
das Sonnenlicht verwendet. Ferner ist ein fotovoltaisches Energieerzeugungspaneel
oder dergleichen, das auf einem Gebäude angebracht werden kann,
als für
den Hausgebrauch gedachtes Energieerzeugungssystem bekannt, das
Sonnenlicht verwendet. Ein solches auf der Erde errichtetes fotovoltaisches
Energieerzeugungssystem ist im Grunde nicht unbedingt effizient, da
Sonnenlicht in der Erdatmosphäre
gedämpft
wird und ein Wechsel zwischen Schatten und Licht bedingt durch den
Wechsel zwischen Nacht und Tag stattfindet.
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Ein
Solar-Paneel, das an einem Satelliten angebracht werden kann, ist
als eine für
den Weltraum gedachte Energieerzeugungsvorrichtung bekannt. Satelliten
können
somit Missionen ausführen, indem
sie privat die erforderliche elektrische Energie für Beobachtungs-
und Kommunikationszwecke usw. erzeugen, beispielsweise unter Verwendung
eines Solar-Paneels. Bei jedem der Energieerzeugungssysteme des
Standes der Technik sind spezielle Gerätschaften, die durch Kabel
mit der Solarzelle verbunden sind, dazu ausgebildet, die von der
Solarzelle erzeugte Energie zu nutzen.
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Da
andererseits die Kommunikationstechnologie gemäß den Resultaten der jüngsten Entwicklungsarbeiten
im Weltraum fortschreitet und auch die Konstruktionstech nologie
zum Bilden von Weltraumkonstruktionen im großen Maßstab fortschreitet, werden
in aktiver Weise Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für ein System
durchgeführt,
das Sonnenlicht im Weltraum empfängt,
elektrische Energie erzeugt sowie die erzeugte Energie zu einem
bestimmten Ort, wie z.B. einer bestimmten Stelle auf der Erde oder
im Weltraum, überträgt.
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Ein
Beispiel für
ein solches fotovoltaisches Energieerzeugungssystem für den Weltraum
findet sich in der
US 3,781,647 oder
in der
US 5,223,781 ; dieses
beinhaltet eine Vielzahl von im Weltraum angeordneten Energiesatelliten,
von denen jeder Sonnenlicht auf eine Anzahl von Solar-Paneelen fokussieren
kann, eine fotoelektrische Umwandlung des einfallenden Sonnenlichts
vornehmen kann, um elektrische Energie zu erzeugen, und sodann Mikrowellen
auf der Basis der erzeugten Energie erzeugen kann sowie die Mikrowellen
zu einer auf der Erde stehenden elektrischen Energiebasis übertragen
kann.
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Die
elektrische Energiebasis auf der Erde weist eine Empfangsantenne
zum Empfangen von einfallenden Mikrowellen auf. Die elektrische
Energiebasis wandelt die empfangenen Mikrowellen in Gleichstromsignale
um und kombiniert diese dann zu elektrischer Gleichstromenergie.
Ferner gehört
auch das Dokument
EP 1 149 746 zum
Stand der Technik gemäß Artikel
54(3) EPÜ.
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Zum
Verbessern der Stromerzeugungseigenschaften des fotovoltaischen
Energieerzeugungssystems für
den Weltraum gemäß dem Stand der
Technik mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung sollte eine
große
Anzahl von Energiesatelliten im Weltraum angeordnet sein, die jeweils
zum Übertragen
einer Mikrowelle in Richtung zur Erde mittels einer Satelliten-Sendeantenne
ausgebildet sind.
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Ein
Problem besteht jedoch darin, daß die über die Sende- bzw. Übertragungsantennen
der Vielzahl von Energiesatelliten übertragenen Mikrowellen von
der Vielzahl von Energiesatelliten einander gegenseitig beeinträchtigen.
Man kann davon ausgehen, daß die
Gruppe der Übertragungsantennen
eine einzige riesige phasengesteuerte Antennengruppe zum Übertragen
von Mikrowellen bildet.
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Ein
weiteres Problem besteht jedoch darin, daß mit steigender Anzahl von
Energiesatelliten zum Verbessern der Energieerzeugungseigenschaften des
fotovoltaischen Energieerzeugungssystems für den Weltraum die Fläche des
als Gruppe von Übertra gungsantennen
definierten Antennenfeldes größer wird
und die Strahlbreite der über
das Antennenfeld übertragenen
Mikrowelle somit stark verengt wird, wobei dies zu einer Erhöhung der
auf der Erde empfangenen elektrischen Energie pro Flächeneinheit führt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird zur Lösung des
vorstehend geschilderten Problems vorgeschlagen. Ein Ziel der vorliegenden
Erfindung besteht somit in der Angabe eines fotovoltaischen Energieerzeugungssystems
für den
Weltraum, das in der Lage ist, die Dichte der elektrischen Energie
zu vermindern, die von einer Gruppe von Energiesatelliten übertragen
wird, von denen jeder zum Erzeugen von elektrischer Energie aus
Sonnenlicht in der Lage ist, das von einer elektrischen Energiebasis
auf der Erde empfangen wird, wobei somit ein Verlust bei der zu der
elektrischen Energiebasis auf der Erde übertragenen Gesamtenergiemenge
hervorgerufen wird, sowie in der Angabe eines Energiesatelliten
sowie einer elektrischen Energiebasis zur Verwendung bei dem System.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein fotovoltaisches Energieerzeugungssystem angegeben,
das folgendes aufweist: eine Vielzahl von Energiesatelliten jeweils
zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht im Weltraum,
zum Erzeugen einer inkohärenten
Mikrowelle aus der erzeugten elektrischen Energie und zum Übertragen
der inkohärenten
Mikrowelle; und eine elektrische Energiebasis, die an einem entfernten
Ort angeordnet ist, zum Empfangen einer Vielzahl von von der Vielzahl
von Energiesatelliten übertragenen
inkohärenten
Mikrowellen und zum Erzeugen von elektrischer Energie aus der Vielzahl
von empfangenen inkohärenten
Mikrowellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist jeder von der Vielzahl von Energiesatelliten eine
Bündelungs-
und Energieerzeugungseinheit zum Fokussieren von Sonnenlicht im
Weltraum und zum Umwandeln des fokussierten Sonnenlichts in elektrische Energie
sowie eine Übertragungseinheit
auf zum Erzeugen einer Mikrowelle auf der Basis der elektrischen
Energie von der Bündelungs-
und Energieerzeugungseinheit, um eine Mikrowelle derart zu modulieren,
daß eine
inkohärente
Mikrowelle erzeugt wird, und um die inkohärente Mikrowelle in den Weltraum
zu übertragen.
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Jeder
der Vielzahl von Energiesatelliten beinhaltet eine Vielzahl von
Bündelungs-
und Erzeugungseinheiten jeweils zum Fokussieren von Sonnenlicht
im Weltraum und zum Umwandeln des fokussierten Sonnenlichts in elektrische
Energie sowie eine Vielzahl von Übertragungseinheiten
jeweils zum Erzeugen einer Mikrowelle auf der Basis der elektrischen
Energie von der Vielzahl von Bündelungs-
und Energieerzeugungseinheiten, um die Mikrowelle derart zu modulieren,
daß eine
inkohärente
Mikrowelle erzeugt wird, und um die inkohärente Mikrowelle in den Weltraum
zu übertragen.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist die elektrische Energiebasiseinheit
folgendes auf: eine Empfangseinheit zum Empfangen der Vielzahl von
von der Vielzahl von Energiesatelliten übertragenen inkohärenten Mikrowellen,
eine Mikrowellen-Gleichstrom-Umwandlungseinheit zum Umwandeln der
Vielzahl von von der Empfangseinheit empfangenen inkohärenten Mikrowellen in
elektrische Gleichstromenergie sowie eine Übertragungseinheit zum Übertragen
der von der Mikrowellen-Gleichstrom-Umwandlungseinheit erhaltenen
elektrischen Gleichstromenergie.
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Weitere
Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung,
wie diese in den Begleitzeichnungen dargestellt sind.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Sende-Empfangs-Relation zwischen einer Energieübertragungsantenne
eines jeweiligen Energiesatelliten von einer Vielzahl von Energiesatelliten
und einer Empfangsantenne einer elektrischen Energiebasis bei einem
fotovoltaischen Energieerzeugungssystem für den Weltraum gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm zur Erläuterung der
Konstruktion eines jeweiligen Energiesatelliten der Vielzahl von
Energiesatelliten sowie der Konstruktion eines Steuersatelliten
bei dem fotovoltaischen Energieerzeugungssystem für den Weltraum gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ein
Diagramm zur Erläuterung
eines Grundprinzips, das der Kombination von inkohärenten Mikrowellen
durch das fotovoltaische Energieerzeugungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zugrundeliegt; und
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4 ein
Blockdiagramm zur Erläuterung der
Konstruktion eines Beispiels der Energieübertragungsantenne eines jeweiligen
Energiesatelliten der Vielzahl von Energiesatelliten, die in dem
fotovoltaischen Energieerzeugungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung vorhanden sind.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Es
erfolgt nun eine Beschreibung eines fotovoltaischen Energieerzeugungssystems
für den Weltraum
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sowie eines Energiesatelliten, eines
Steuersatelliten und einer elektrischen Energiebasis zur Verwendung
bei dem System, und zwar unter Bezugnahme auf die 1 bis 4.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Sende-Empfangs-Beziehung zwischen
einer Energieübertragungsantenne
eines jeweiligen Energiesatelliten von einer Vielzahl von Energiesatelliten
und einer Empfangsantenne einer elektrischen Energiebasis bei dem
fotovoltaischen Energieerzeugungssystem für den Weltraum gemäß dem Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm zur Erläuterung
der Konstruktion eines jeweiligen Energiesatelliten der Vielzahl
von Energiesatelliten sowie der Konstruktion eines Steuersatelliten
bei dem fotovoltaischen Energieerzeugungssystem für den Weltraum
gemäß dem Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt
ein Diagramm zur Erläuterung
eines Grundprinzips, das der Kombination von inkohärenten Mikrowellen
durch das fotovoltaische Energieerzeugungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel zugrundeliegt.
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4 zeigt
ein Blockdiagramm zur Erläuterung
der Konstruktion eines Beispiels der Energieübertragungsantenne eines jeweiligen
Energiesatelliten der Vielzahl von Energiesatelliten, die in dem
fotovoltaischen Energieerzeugungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel vorhanden sind.
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 einen Energiesatelliten zum Erzeugen
von elektrischer Energie aus im Weltraum empfangenen Sonnenlicht, um
eine Mikrowelle aus der elektrischen Energie zu erzeugen und die
Mikrowelle zu übertragen.
Wie in der Zeichnung dargestellt, ist das fotovoltaische Energieerzeugungssystem
für den
Weltraum mit einer Vielzahl von Energiesatelliten #1 bis #n versehen. Das
Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Empfangsantenne, die in
einer elektrischen Energiebasis angeordnet ist, um eine Vielzahl
von Mikrowellen zu empfangen, die von der Vielzahl von Energiesatelliten 1 übertragen
werden.
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Jeder
der Vielzahl von Energiesatelliten 1 wandelt ferner elektrische
Energie, in die das Sonnenlicht fotoelektrisch umgewandelt worden
ist, in eine Mikrowelle um und überträgt die Mikrowelle
zu der Empfangsantenne 2 der elektrischen Energiebasis.
Jeder der Vielzahl von Energiesatelliten 1 steuert die
Mikrowelle derart, daß diese
inkohärent
ist. Infolgedessen kann die elektrische Energiebasis elektrische
Energie erzeugen, die das n-fache der von jedem der Vielzahl von
Energiesatelliten 1 übertragenen
elektrischen Energie beträgt,
und zwar unabhängig
von der Differenz zwischen den Entfernungen R, R', ... und R'' zwischen
jedem der Vielzahl von Energiesatelliten 1 und der elektrischen
Energiebasis.
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Darüber hinaus
kann verhindert werden, daß die
Strahlbreite der von jedem der Vielzahl von Energiesatelliten 1 übertragenen
Mikrowelle geringer wird, und somit kann die Energiedichte (Energie
pro Flächeneinheit)
verringert werden.
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Wenn
der jeweilige der Vielzahl von Energiesatelliten 1 die
Mikrowellen zu der elektrischen Energiebasis überträgt, ohne daß irgendeine Steuerung der
Mikrowellen stattfindet, beeinträchtigen
sich die Mikrowellen von der Vielzahl von Energiesatelliten 1 gegenseitig,
und die von der elektrischen Energiebasis erzeugte elektrische Energie
wird somit vermindert.
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Wenn
dagegen jeder der Vielzahl von Energiesatelliten 1 die
Mikrowelle zu der elektrischen Energiebasis überträgt, während die Mikrowelle kohärent gemacht
wird, kann die elektrische Energiebasis zwar elektrische Energie
erzeugen, die das n-fache der von jedem der Energiesatelliten 1 übertragenen elektrischen
Energie beträgt,
jedoch wird die Strahlbreite der Mikrowelle von jedem der Vielzahl
von Energiesatelliten 1 vermindert und die Energiedichte dadurch
erhöht.
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Die
elektrische Energiebasis kann auf der Erde angeordnet sein. Alternativ
hierzu kann die elektrische Energiebasis an einer solchen Stelle
im Weltraum angeordnet sein, wie z.B. auf der Oberfläche des
Mondes, in einer Weltraumstationseinrichtung oder dergleichen. Wenn
die elektrische Energiebasis auf der Erde angeordnet ist, dann ist
es notwendig, die Energiedichte der von der Vielzahl von Energiesatelliten übertragenen
Mikrowellen unter Berücksichtigung
der umgebenden Flora und Fauna sowie hinsichtlich des Problems der
Belastung mit elektrischen Wellen zu vermindern.
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Zu
diesem Zweck ist es wünschenswert,
Mikrowellen zu übertragen,
nachdem die von der Vielzahl von Energiesatelliten übertragenen
Mikrowellen inkohärent
gemacht worden sind, wie dies vorstehend erwähnt worden ist. Zum Reduzieren
der Energiedichte der empfangenen Mikrowellen kann die Empfangsantenne 2 eine
Fläche
im Bereich von mehreren Zehn Quadratkilometern bis zu mehreren Hundert
Quadratkilometern aufweisen. Im allgemeinen kann eine solche riesige
Antenne gebildet werden, indem eine Anzahl von Antennen jeweils
mit einer vorbestimmten Größe beispielsweise
in Form einer Gruppe bzw. eines Feldes angeordnet wird.
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In
diesem Fall kann die elektrische Energiebasis die Funktion aufweisen,
entweder die Vielzahl von von der Vielzahl von Antennen empfangenden Mikrowellen
oder eine Anzahl von Mikrowellen von einer Anzahl von Antennengruppen
zu kombinieren, und zwar zusätzlich
zu einer Funktion zum Umwandeln der zusammengesetzten Mikrowelle
in eine Niedrigfrequenz-Mikrowelle.
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Als
nächstes
werden die Konstruktion eines jeweiligen Energiesatelliten der Vielzahl
von Energiesatelliten 1 sowie die Konstruktion des Steuersatelliten 3 unter
Bezugnahme auf 2 erläutert. Jeder der Vielzahl von
Steuersatelliten 1 ist mit einer Bündelungseinheit 4 zum
Fokussieren von Sonnenstrahlen im Weltraum auf eine Fläche versehen,
wobei die Bündelungseinheit 4 durch
ein katoptrisches System, ein dioptrisches System oder dergleichen
gebildet ist.
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Jeder
der Vielzahl von Energiesatelliten 1 beinhaltet ferner
eine fotoelektrische Umwandlungseinheit 5 zum Empfangen
des durch die Bündelungseinheit 4 fokussierten
Sonnenlichts sowie zum Umwandeln des fokussierten Sonnenlichts in
elektrische Energie, eine Übertragungseinheit 6 zum
Umwandeln der durch die fotoelektrische Umwandlungseinheit 5 erzeugten
elektrischen Energie in eine Mikrowelle, sowie eine Übertragungsantenne 7 zum
Aussenden der Mikrowelle in den Weltraum.
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Die Übertragungseinheit 6 ist
mit folgenden Komponenten ausgerüstet:
einer Empfangsantenne 8 zum Empfangen eines Steuersignals
von dem Steuersatelliten 3; einem Verstärker 9 zum Verstärken eines
in dem Steuersignal enthaltenen Referenzsignals fo; einem Phasenschieber 10 für die Phasenverschiebung
der Mikrowelle in Abhängigkeit
von einem in dem Steuersignal enthaltenen Phaseneinstellsignalbetrag;
einem inkohärenten
Modulator 11 zum inkohärenten
Modulieren der von dem Phasenschieber 12 abgegebenen Mikrowelle
unter Verwendung einer Modulationstechnik, wie z.B. einer Streuspektrum-Modulation,
um dadurch eine inkohärente Mikrowelle
abzugeben; sowie mit einem Hochleistungsverstärker 12 zum Verstärken der
abgegebenen inkohärenten
Mikrowelle von dem inkohärenten Modulator 11 mit
hoher Energie versehen, um dadurch eine Mikrowelle mit einer Energie
abzugeben, die der von der fotoelektrischen Umwandlungseinheit 5 erzeugten
elektrischen Energie entspricht.
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Die Übertragungseinheit 6 beinhaltet
ferner eine Demodulationseinheit (DEM) 13 zum Demodulieren
des Steuersignals von dem Steuersatelliten 3 sowie eine
Funktionseinheit 14 zum Erzeugen und Bereitstellen einer
Anweisung an den Phasenschieber 10 auf der Basis des in
dem Steuersignal enthaltenen Phaseneinstellbetrages. Jeder der Vielzahl von
Energiesatelliten 1 beinhaltet ferner einen Winkelreflektor 15,
der derart angeordnet ist, daß er
dem Steuersatelliten 3 in die Lage versetzt, die Position
eines jeden der Vielzahl von Energiesatelliten 1 zu messen.
Der Winkelreflektor 15 braucht entweder nur Licht oder
Licht beinhaltende elektromagnetische Wellen zu reflektieren.
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Der
Steuersatellit 3 ist mit einem Oszillator 16 zum
Erzeugen des Referenzsignals fo, einem Mischer 17 zum Mischen
eines Signals, das in Abhängigkeit
von dem für
jeden der Vielzahl von Energiesatelliten berechneten Phaseneinstellbetrag
moduliert ist, in das Referenzsignal, um dadurch das Steuersignal
zu erzeugen, einem Verstärker 18 zum Verstärken des
Steuersignals, um das Steuersignal zu jedem der Vielzahl von Energiesatelliten 1 zu übertragen,
sowie mit einer Übertragungsantenne 19 versehen.
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Der
Steuersatellit 3 ist ferner mit einer Positionsmeßeinheit 20 zum
Messen der Position eines jeden der Vielzahl von Energiesatelliten 1 versehen.
Es kann eine Laser-Meßeinheit
als Positionsmeßeinheit 20 verwendet
werden, wobei alternativ auch eine Meßeinheit verwendet werden kann,
die eine elektromagnetische Welle verwendet.
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Der
Steuersatellit 3 beinhaltet ferner eine Phaseneinstellbetrag-Berechnungseinheit 21 zum Berechnen
des Phaseneinstellbetrages für
jeden Energiesatelliten der Vielzahl von Energiesatelliten 1 auf
der Basis eines Prinzips, das der Berechnung des Phaseneinstellbetrages
zugrunde liegt, sowie einen Modulator 22 zum Modulieren
eines Signals in Abhängigkeit
von dem von der Phaseneinstellbetrag-Berechnungseinheit 21 berechneten
Phaseneinstellbetrag.
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Als
nächstes
wird die Umwandlung von Sonnenlicht in eine Mikrowelle sowie die Übertragung
der Mikrowelle in einem jeweiligen Energiesatelliten der Vielzahl
von Energiesatelliten 1 erläutert. Jeder von der Vielzahl
von Energiesatelliten 1 fokussiert Sonnenlicht auf der
fotoelektrischen Umwandlungseinheit 5 mittels der Bündelungseinheit 4.
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Der
Grund hierfür
besteht darin, daß die
Energiedichte des Sonnenlichts, das die aus einer Anzahl von Solarzellen
gebildete fotoelektrische Umwandlungseinheit 5 empfängt, durch
Fokussieren des Sonnenlichts auf der fotoelektrischen Umwandlungseinheit 5 erhöht werden
kann. Die Bündelungseinheit 4 kann
aus einem Reflektor oder dergleichen mit einem Durchmesser von bis
zu mehreren zehn Metern gebildet sein. Alternativ hierzu kann die
fotoelektrische Umwandlungseinheit 5 so ausgebildet sein,
daß sie
anstatt der Ausbildung der Bündelungseinheit 4 Sonnenlicht
direkt empfängt.
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Die
fotoelektrische Umwandlungseinheit 5 kann aus einer Vielzahl
angeordneter Solar-Paneele bestehen und durch die Bündelungseinheit 4 fokussiertes
Sonnenlicht empfangen oder Sonnenlicht direkt empfangen und dann
das empfangene Sonnenlicht fotoelektrisch in elektrische Energie
umwandeln. Die von der fotoelektrischen Umwandlungseinheit 5 erzeugte
elektrische Energie wird dann in den Hochleistungsverstärker 12 in
der Übertragungseinheit 6 eingespeist.
Da es sich bei dem Ausgangssignal einer Solarzelle im allgemeinen
um eine Gleichstromkomponente handelt, wird die Ausgangsgröße somit in
Spannung umgewandelt und angemessen stabilisiert und sodann in den
Hochleistungsverstärker
eingespeist.
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Die Übertragungseinheit 6 erzeugt
eine Mikrowelle aus dem Referenzsignal f0, das in dem Steuersignal
enthalten ist, welches die Übertragungseinheit 6 von
dem Steuersatelliten 3 über
die Empfangsantenne 8 empfangen hat. Der Zweck des Empfangs
des Referenzsignals f0 von dem Steuersatelliten 3 besteht
darin, die jeweiligen Referenzsignale in der Vielzahl von Energiesatelliten 1 in
Phasenübereinstimmung
miteinander zu bringen.
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Das
Referenzsignal wird dann durch den Verstärker 9 verstärkt sowie
durch den Phasenschieber 10 einer Phasenverschiebung unterzogen.
Der inkohärente
Modulator 11 führt
eine inkohärente
Modulation der von dem Phasenschieber 10 abgegebenen Mikrowelle
unter Verwendung einer Modulationstechnik, wie z.B. einer Spreizspektrum-Modulation, aus,
um dadurch eine inkohärente
Mikrowelle abzugeben.
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Die
Spreizspektrum-Modulation ist eine Modulationstechnik, die die Stärke der
ausgegebenen Mikrowelle reduziert und ein Band der übertragenen Frequenzen über einen
breiten Bandbereich spreizt, um dadurch eine Beeinträchtigung
zwischen der abgegebenen Mikrowelle und anderen Mikrowellen zu verhindern.
Im Grunde ist die Gesamtenergie der abgegebenen Mikrowelle die gleiche
wie die der noch nicht einer Spreizspektrum-Modulation unterzogenen Mikrowelle.
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Der
Hochleistungsverstärker 12 verstärkt dann
die inkohärente
Mikrowelle von dem inkohärenten
Modulator 11 mit hoher Energie, um eine Mikrowelle mit
hoher Energie abzugeben, die der von der fotoelektrischen Umwandlungseinheit 5 erzeugten elektrischen
Energie entspricht. Diese Mikrowelle wird über die Übertragungsantenne 7 in
den Weltraum ausgesendet.
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Der
Phasenschieber 10 erhält
von der Funktionseinheit 14 die Anweisung zur Ausführung einer Phasenverschiebung
der Mikrowelle von dem Verstärker 9 auf
der Basis des Phaseneinstellbetrages, der in dem Steuersignal von
dem Steuersatelliten 3 enthalten ist.
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Das
Steuersignal von dem Steuersatelliten 3 beinhaltet ein
Signal, das in Abhängigkeit
von dem für
jeden der Vielzahl von Energiesatelliten 1 berechneten
Phaseneinstellbetrag moduliert worden ist. Die Demodulationseinheit 14 demoduliert
das Steuersignal. Die Funktionseinheit 14 erzeugt in den
Phasenschieber 10 einzuspeisende Bit-Information auf der Basis des demodulierten
Betrages der Phaseneinstellung.
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Als
nächstes
wird die Steuerung eines jeweiligen der Vielzahl von Energiesatelliten
durch den Steuersatelliten 3 erläutert. Der Steuersatellit 3 sendet
Licht oder dergleichen aus, das auf den Winkelreflektor 13 zielt,
der sich an jedem der Vielzahl von Energiesatelliten 1 befindet,
um die Position eines jeweiligen der Vielzahl von Energiesatelliten 1 mittels der
Positionsmeßeinheit 20 zu
messen.
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Die
Phaseneinstellbetrag-Berechnungseinheit 21 berechnet dann
den Phaseneinstellbetrag für jeden
der Vielzahl von Energiesatelliten 1 aus Daten über die
gemessene Position des jeweiligen der Vielzahl von Energiesatelliten
in Abhängigkeit
von dem der Phaseneinstellbetrag-Berechnung zugrunde liegenden Prinzip.
Der Modulator 22 moduliert ein Signal in Abhängigkeit
von dem für
den jeweiligen der Vielzahl von Energiesatelliten 1 berechneten
Phaseneinstellbetrag.
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Der
Oszillator 16 erzeugt ein Referenzsignal fo, das von dem
jeweiligen der Vielzahl von Energiesatelliten zu verwenden ist,
und der Mischer 17 mischt das Signal, das in Abhängigkeit
von dem Phaseneinstellbetrag moduliert ist, in das Referenzsignal fo,
um dadurch ein Steuersignal zu erzeugen.
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Der
Verstärker 18 verstärkt das
Steuersignal, um dieses zu dem jeweiligen der Vielzahl von Energiesatelliten 1 zu übertragen,
und anschließend überträgt er das
verstärkte
Steuersignal mittels der Übertragungsantenne 19 zu
dem jeweiligen der Vielzahl von Energiesatelliten 1. Der
Steuersatellit 3 weist ferner eine Kommunikationsantenne
(in 2 nicht dargestellt) auf, um ein Leitsignal von
der elektrischen Energiebasis aufzufangen, um eine virtuelle Ebene
S zu definieren, die für
die Berechnung des Phaseneinstellbetrages verwendet wird.
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Jeder
der Vielzahl von Energiesatelliten erzeugt und überträgt eine Mikrowelle zu der elektrischen
Energiebasis, nachdem die erzeugte Mikrowelle inkohärent gemacht
worden ist, wie dies vorstehend erläutert ist. Die Kombination
der Vielzahl von inkohärenten
Mikrowellen an der elektrischen Energiebasis wird unter Bezugnahme
auf 3 erläutert.
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In
dem Fall, in dem der jeweilige der Vielzahl von Energiesatelliten
eine Mikrowelle erzeugt und zu der elektrischen Energiebasis überträgt, nachdem die
erzeugte Mikrowelle kohärent
gemacht worden ist, wie dies in dem oberen Teil der 3 dargestellt ist,
kann die Vielzahl der Übertragungsantennen
der Vielzahl von Energiesatelliten als eine einzige phasengesteuerte
Antennengruppe mit einer großen Öffnung verstanden
werden. Aus diesem Grund kann eine Mikrowelle mit schmaler Bandbreite
und daher mit hoher Energiedichte zu der Empfangsantenne der elektrischen
Energiebasis übertragen
werden. Es ist jedoch unerwünscht,
eine solche Mikrowelle mit hoher Energiedichte zum Boden zu schicken,
und zwar unter Berücksichtigung
der umgebenden Flora und Fauna sowie der Probleme mit elektrischen
Wellen.
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Im
Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden
Erfindung von der inkohärenten
Mikrowelle, die von dem jeweiligen der Vielzahl von Energiesatelliten 1 übertragen
wird, keine Beeinträchtigung
gegenüber
einer anderen Mikrowelle verursacht, die von einem beliebigen anderen
der Vielzahl von Energiesatelliten 1 erzeugt wird, und
die Empfangsantenne der elektrischen Energiebasis empfängt somit eine
Mikrowelle mit niedriger Energiedichte, deren Energie gleich der
Summe der Energien der Vielzahl von Mikrowellen ist, die von der
Vielzahl von Energiesatelliten übertragen
wird, wie dies in dem unteren Teil der 3 dargestellt
ist.
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Da
jede der Vielzahl von Mikrowellen, die von der Vielzahl von Energiesatelliten übertragen wird,
eine geringe Energiedichte, jedoch ein breites Band hat, ist die
Summe der Energien der Vielzahl von Mikrowellen gleich dem Betrag
im Fall des im oberen Teil der 3 dargestellten
Betrags.
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Bei
Hinzufügung
von einem oder mehreren Energiesatelliten 1 mit der vorstehend
beschriebenen Ausbildung sowie beim Anlegen des Steuersignals von
dem Steuersatelliten 3 mit der vorstehend beschriebenen
Ausbildung an den hinzugefügten
einen oder die hinzugefügten
mehreren Energiesatelliten können
sämtliche
erzeugten Mikrowellen, einschließlich der Mikrowellen von dem
einen oder den mehreren hinzugefügten
Energiesatelliten in Phasenübereinstimmung
miteinander gebracht werden.
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Dadurch
können
die elektrischen Energieerzeugungseigenschaften unabhängig von
einer Einschränkung
hinsichtlich der fotoelektrischen Umwandlungseigenschaften des jeweiligen
der Vielzahl von Energiesatelliten 1, einer Einschränkung hinsichtlich
der Hochleistungs-Verstärkungseigenschaften
eines jeden der Energiesatelliten 1 sowie hinsichtlich
einer Einschränkung
der Stromübertragungseigenschaften
verbessert werden.
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Wie
in 4 gezeigt ist, kann jeder der Vielzahl von Energiesatelliten 1 eine
Vielzahl von Bündelungs-
und Energieerzeugungseinheiten 23 beinhalten, die jeweils
zum Fokussieren von Sonnenlicht und zum Erzeugen von elektrischer
Energie aus dem fokussierten Sonnenlicht dienen, sowie ferner eine Vielzahl
von Übertragungsantennen 24 aufweisen, die
jeweils zum Übertragen
einer inkohärenten
Mikrowelle in den Weltraum dienen.
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Jeder
der Vielzahl von Energiesatelliten 1 beinhaltet ferner
eine Vielzahl von Übertragungseinheiten
(nicht gezeigt) jeweils zum Erzeugen sowie anschließenden Inkohärent-Modulieren
einer Mikrowelle auf der Basis eines Teils der elektrischen Energie
von der Vielzahl von Bündelungs-
und Energieerzeugungseinheiten 23, um dadurch die inkohärente Mikrowelle
zu erzeugen, die zu einer entsprechenden der Vielzahl von Übertragungsantennen 24 zu übertragen
ist. Eine jeweilige von der Vielzahl von Bündelungs- und Energieerzeugungseinheiten 23 entspricht
einer Bündelungseinheit 4 und
einer fotoelektrischen Umwandlungseinheit 5.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann das fotovoltaische Energieerzeugungssystem
für den
Weltraum somit inkohärente Mikrowellen über die
Vielzahl der Übertragungsantennen
der Vielzahl von Energiesatelliten 1 zu der elektrischen
Energiebasis übertragen,
so daß die
Energiedichte einer Verbund-Mikrowelle, die zu der elektrischen
Energiebasis auf der Erde übertragen wird,
reduziert ist. Die elektrische Energieübertragung kann somit unter
Schonung der Flora- und Fauna-Umgebung
sowie unter Berücksichtigung
von Problemen durch elektrische Wellen durchgeführt werden.
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Es
können
viele verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Umfang der Erfindung ausgebildet werden,
wie dieser durch die Ansprüche
definiert ist. Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung
nicht auf die in der Beschreibung erläuterten, speziellen Ausführungsformen
beschränkt
ist.