Kina vil beame strøm ned fra solkraftværker i rummet om ni år

Solkraftværker i rummet er en idé, der blandt andet nævnes i science fiction-forfatter Isaac Asimovs novelle Reason. Illustration: ESA

Hvis man er bange for 5G-stråling, så bliver det nok svært at læse videre uden at få tics i øjenkrogen, for kineserne gør nu klar til at beame energi ned fra rummet i form af mikrobølger.

Planen er at bygge et fuldt fungerende solkraftværk på 1 MW i rummet inden 2030, og næste skridt er at skalere op til 1 GW i 2049, som er året, hvor den kinesiske republik kan fejre sin 100-års fødselsdag, lyder udmeldingen i bl.a. den kinesiske avis South China Morning Post.

Men før vi hiver kinesiske flag frem og vifter i vild eufori, så er vi nødt til lige at skrue lidt ned for festen. Ideen om solkraftværker i rummet kan nemlig spores helt tilbage til Nikola Tesla – der levede indtil 1943 – og indtil videre har for eksempel både Nasa og Jaxa arbejdet på ideen uden at sende noget i rummet.

Kineserne har det dog med at sætte handling bag deres ord, når det kommer til rumfart. Tag bare deres seneste landing på både Mars og Månen samt kinesiske astronauters nylige ankomst til den kinesiske rumstation. Solkraftværker er næste skridt i rækken af projekter, men planen er faktisk slet ikke ny.

Læs også: Nasa undersøger ny metode til opsamling af solenergi fra rummet

Faktisk er der tale om, at Kina nu genoptager arbejdet med netop solkraftværker. Konkret handler det om en teststation til knap en milliard kroner, som i forvejen var ved at blive opført ved i bydelen Bishan i Chongqing, men som de seneste tre år har stået stille på grund af debat om omkostninger, gennemførlighed og sikkerhed ved teknologien, skriver South China Morning Post.

Energi fra balloner i 300 meters højde

Nu lyder meldingen fra den kinesiske regering, at arbejdet på stationen blev genoptaget i juni, og at teststationen forventes at stå færdig inden udgangen af i år.

Kinesiske forskere arbejder på at udvikle teknologien til energioverførsel over længere afstande, og det er lykkedes dem at sende energi i form af mikrobølger ned fra varmluftsballoner i 300 meters højde. Næste skridt er at gøre samme øvelse med luftskibe i 20 kilometers højde.

Meldingerne fra de kinesiske forskere lyder, at der kun går to procent af energien tabt ved transmissionen fra rummet til Jorden uanset skydækket, men ifølge den kinesiske avis er der stadig en række udfordringer, som skal tackles, såsom de mulige virkninger på lufttrafik og kommunikation ved at sende mikrobølger ned gennem atmosfæren.

Endelig er der risikoen for helbredseffekter på mennesker i området, og ifølge avisen vil der blive defineret et testområde på to hektar, omkranset af en sikkerhedszone på fem gange den størrelse, som der ikke vil være adgang til.

Strålen fra rummet er helt uskadelig

Helbredseffekter er dog ikke noget, som bekymrer Harry Atwater fra California Institute of Technology (Caltech), der er professor i anvendt fysik og materialevidenskab. I et interview til Ars Technica fortæller Harry Atwater, hvorfor han ikke frygter helbredseffekter fra mikrobølgestråling sendt fra et solkraftværk i rummet. Ifølge ham vil det være fysisk umuligt at fokusere output-energien i en mikrobølge-stråle til et område, hvor det vil blive farligt.

»Du vil kunne gå under strålen,« lyder det fra Harry Atwater, der forklarer, at det har at gøre med de fysiske begrænsninger, der styrer fokuseringen af fotonerne, hvor en kombination af strålens udstrækning og bølgelængde afgør det smallest mulige område at fokusere strålen.

Solpaneler tyndere end den tyndeste plastpose

Harry Atwater har også for nylig genoptaget ideen om solkraftværker. Han havde egentlig lagt ideen på hylden, fordi han mente, at den var blevet undersøgt så mange gange. Men nu har han netop modtaget over 600 millioner kroner fra en rigmand til at fortsætte forskningen. Og ifølge Harry Atwater, så er der en ny tilgang til ideen, som ikke er forsøgt – og her er det måske værd at bemærke, at den amerikanske professor også er stifter af et firma, der har specialiseret sig i ultralette solceller.

Hos Caltech vil Harry Atwater og hans team bruge den nye bevilling til at udvikle ekstremt lette solceller. De arbejder ud fra et en grundpræmis om, at det ikke er den samlede effektivitet fra et solkraftværk i rummet, som er afgørende, men effektiviteten målt i forhold til vægt, der er afgørende. Groft sagt kan man sige, at der er rigeligt plads i rummet, men begrænset løftekapacitet på raketterne.

Derfor arbejder Caltech-forskerne på at skabe solpaneler, der er »tyndere end den tyndeste plastpose, som du nogensinde har samlet op«, og det skal gøres muligt ved at droppe de klassiske solceller, der er bygget med tre lag til at fange lys i forskellige bølgelængder.

Harry Atwater vil bygge tynde paneler med kun ét lag, og de ultratynde paneler skal samles i en større struktur, som kan foldes sammen som for eksempel en paraply og foldes ud, når de er i det rette geostationære kredsløb.

Hvis Harry Atwater får sin vilje – og nok kommercielle partnere – så vil vi se en amerikanske udgave af et pilot-solkraftværk flyve i slutningen af 2022 eller tidligt i 2023, lyder det i Ars Technica.

Udfordringen er altid vægt og effektivitet

Men før vi vifter i vild eufori med det amerikanske flag, så er det værd at bide mærke i, at USA gentagne gange har annonceret, at de var på vej med solkraftværker.

Tilbage i 2009 skrev adskillige medier, herunder Ingeniøren, om det amerikanske firma Solaren Corp, der ville sende et 200 MW solkraftværk i rummet inden 2016 og havde aftaler med den californiske energivirksomhed Pacific Gas & Electric Corporation, PG&E, om at købe energien. Med den idé forblev også på landjorden.

Læs også: Solceller i kredsløb skal forsyne Californien med energi fra rummet

Nasa har også vendt og drejet ideen om solkraft i rummet lige siden 70’erne. I 1974 konkluderede en Nasa-undersøgelse, at teknologien ikke var moden til solkraftværkerne, og kun fire år efter beordrede den amerikanske kongres Nasa og energistyrelsen til at lave en omfattende undersøgelse af ideen.

Undersøgelsen, der strakte sig over otte år og kostede 316 millioner kroner, konkluderede – igen – at solkraftværker i rummet er alt for dyrt i forhold til for eksempel at bygge solceller i Arizona-ørkenen.

Alligevel har Nasa og flere amerikanske universiteter arbejdet på ideen helt frem til i dag, og det er da også i adskillige forsøg lykkedes at sende mikrobølgeenergi over store afstande på helt op til 150 kilometer. Udfordringen er altid, at få effektiviteten op – og dermed energitabet i overførslen ned. Det seneste eksperiment med teknologien skete faktisk sidste år, hvor militærets forskningsenhed Naval Reasearch Lab (NRL) fik sendt et mikrobølgeeksperiment kaldet PRAM-FX i rummet med det hemmelige X-37B fly.

Læs også: Hemmeligt rumfly tester sci-fi drøm om at beame energi til Jorden

Der var tale om en lille kasse, der i størrelse og udseende mindede meget om en pizzabakke og bestod af en slags sandwichkonstruktion med solpaneler på en side og en konverter i midten, der konverterer solenergi til jævnstrøm og skaber en mikrobølge på 2,45 GHz.

Solens rige lever stædigt op til sit navn

Japan er en af de nationer, der over de seneste årtier har haft et vedvarende rumprogram dedikeret til solkraftværker i rummet. Med hjælp fra Mitsubishi Heavy Industries har forskere ved det japanske rumagentur Jaxa har demonstreret trådløs energioverførsel med mikrobølger, hvor der er overført 10 kW over afstande op til 500 meter. Men effektiviteten blev aldrig oplyst.

Læs også: Japanere: Vi skal have strøm fra gigantisk solpanel i rummet

Japan, der også kaldes Solens rige, har annonceret planer om sende et solkraftværk i rummet inden 2030 med en effekt på 1 GW. Det vil kræve udstyr i rummet med en samlet vægt på omkring 10.000 ton, ifølge udmeldinger fra Jaxa.

Læs også: Japan vil hente solenergi fra rummet ned på jorden

Så, når Danmark i 2030 skal se på, om vi har nået klimamålet, så kan vi i samme åndedrag lige skele til udlandet for at se, hvem der har knækket koden for solkraftværker: Solens Rige, Dragens land eller ‘the land of the free and the home of the brave’.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Interessant vision, hvis ikke det er en halucination. For en uvidende som mig, rejser det nogle spørgsmål. 1. Med hvilken effektivitet kan mikrobølgestråling opfanges og konverteres til elektricitet på jorden? 2. Med hvilken effektdensitet (W/m2) bliver strålingen modtaget på jorden? Jeg går udfra, at effektdensiteten skal være størrelsesordner højere end solindstrålingen for at det giver økonomisk mening, og derfor undrer det mig, at H. Atwater fra Caltech siger, at man ville kunne opholde sig i mikrobølgestrålen.

  • 19
  • 2

Vi bruger i dag ufatteligt mange ressourcer på at modvirke global opvarmning.

Alt imens, arbejdes der på at tilføre kloden mere varme fra solen...

Nogen har tabt sutten................

  • 12
  • 28

Også globalt våben... En mikrobølgekanon af dimensioner i omløb om Jorden. Lyder for mig som et stort f*cking våben... send satellitten over en fjende, f.eks. Taiwan og "rist" deres byer. Nej, tak!

  • 20
  • 2

Hvordan vil disse microbølger påvirke atmosfæren. Det er jo store mængder af energi som sendes igennem.

Man undgår naturligvis bølgelængder som varmer vand op, men der kan jo være andre ting deroppe.

  • 2
  • 4

"Ikke flyttes ret meget"... er bare et spørgsmål om raketmotorer for at ændre omløb. Eller hvad med bare at dreje den lidt og pege på dem man ikke kan lide?

  • 8
  • 3

En modtageantenne kan kun omsætte halvdelen af effekten i feltet til effekt/strøm i ledningerne. Den strøm som feltet inducerer i antennen vil også stråle ud.

Om skadelig effekt kender jeg ikke grænsen udtrykt i W/m2, men hvor stort bliver "fodaftrykket" på Jorden? Med 34000km til satellitten, skal der et ordentligt antennegain til bare at holde fodaftrykket under 100km2.

Det er uden tvivl skide skægt at lave sådan en dims, men jeg kan ikke se den praktiske værdi uanset hvor mamge lag grøn maling den får.

  • 28
  • 2

En modtageantenne kan kun omsætte halvdelen af effekten i feltet til effekt/strøm i ledningerne. Den strøm som feltet inducerer i antennen vil også stråle ud.

OT!

Er du sikker på det?

Normalt er det sådan, at en antenne virker 100 % symmetrisk under sending og modtagning og dermed også har samme gain som sendeantenne og modtageantenne.

På sendesiden er det ialtfald 100 % sikkert, at hvis antennen er perfekt impedanstilpasset, vil al den effekt, der tilføres antennen, blive udstrålet bortset fra ohmske tab som følge af strømmen og skineffekten, for man kan med et standbølgemeter konstatere, at der ikke reflekteres nogen effekt tilbage mod senderen, og da antennen ikke opvarmes (nævneværdigt), går der (næsten) ingen energi tabt i den, så ifølge energibevarelsen, må (næsten) hele effekten/energien blive udstrålet.

Ud fra symmetrien vil min antagelse derfor være, at hvis der er 100 % impedanstilpasning på modtagesiden, vil den fulde felteffekt inden for modtageantennens fangareal sendes videre i kablet. Ellers ville sendegain og modtagegain vel være forskellige? Det synspunkt understøttes af, at hvis man opfatter det frie felt som en transmissionslinje med en karakteristisk impedans på 377 ohm, som så belastes med 377 ohm (impedanstransformeret fra kabelimpedansen på typisk 50 ohm), overføres den fulde effekt, for da der ikke er nogen refleksioner på transmissionslinjen, er der ingen anden mulighed.

Bemærk, at fritfeltsimpedansen og den karakteristiske impedans godt nok får en værdi målt i ohm, men de fremkommer begge som Z0 = sqrt(u0/e), hvor u0 er permeabiliteten og e er dielektricitetskonstanten (e0 x er), og Z0 er dermed tabsfri (reaktiv). Havde Z0 været en modstand, ville det være rigtigt, at man kun får fat i den halve effekt, for så ville Z0 brænde resten af som varme.

  • 2
  • 7

Ud fra symmetrien vil min antagelse derfor være, at hvis der er 100 % impedanstilpasning på modtagesiden, vil den fulde felteffekt inden for modtageantennens fangareal sendes videre i kablet. Ellers ville sendegain og modtagegain vel være forskellige?

Du er ikke den første der tror det. Ved at læse op på transmissionsformlen og dens udledning ser man hvordan det hænger sammen. Praktisk kan man se på at et plant felt inducerer strømme i antennen, enhver strøm i antennen giver anledning til udstrålet effekt i alle retninger, som er halvdelen af det modtagne felt. Uanset hvor snedig en udformning du bruger slipper du ikke for problemet.

Et bølgekraftværk har samme problem. Skal du have effekt ud, må noget bevæge sig og det skaber selv bølger. En vindmølle og Betz er undtagelsen der bekræfter reglen, selvom det ikke bliver meget over 50%, men det er heller ikke bølger.

  • 14
  • 0

Det er uden tvivl skide skægt at lave sådan en dims, men jeg kan ikke se den praktiske værdi uanset hvor mamge lag grøn maling den får.

Den praktiske værdi består først og fremmest af herlighedsværdien ved at bygge legetøjet, dernæst alle de dejlige penge fra gavmilde sponsorer.

Solceller i rummet der sender radiobølger til jorden hvor de omdannes til strøm, ender i sidste ende som varme.

At nogle skulle synes det at tilføre en overophedet klode endnu mere varme fra solen er genialt, kan jeg altså ikke følge.

Måske nolge af de 21 minus'er jeg fik i mit første indlæg ønsker at uddybe det geniale i dette stykke isenkram ?

  • 2
  • 6

I en bog der hedder Microwave Technology af Dennis Roddy fra 1986, beskrives et projekt, som stammer fra 1973. Her vises et geostationært system, hvor solceller med et areal på 97 km^2 driver en mikrobølgegenerator og en antenne med en diameter på 1 km. Systemet har en effekt på 10 Giga-Watt og modtagerantennen skulle placeres ved ækvator med en diameter på 7,4 km. Effekten ved jordoverfladen ville blive 870 Watt pr. m^2, men det største problem i hele "balladen" er følgende: senderen i rummet skulle bestå af 2 millioner 5 kW. CFA's (crossed-field amplifier tubes), som skulle arbejde på 10 cm. bølgelængde (3 Gigahertz). Man kan godt gætte, hvorfor dette kun er blevet til en idé og ikke ret meget mere !

  • 3
  • 0

Har du et tal på hvor mange procent ekstra effekt kloden bliver tilføjet ;-)

Ethvert positivt tal vil bidrage, det uanset hvor lille dette positive tal er.

Hvis vi man absolut vil bruge radiobølger til at flytte energi, så skal senderen stå på jorden og pege ud i rummet, og være drevte af sol/vind.

Så køles jorden(marginalt) og vi slipper for at bruge ressourcer på at bygge både rakatter og modtage udstyr.

Men selv dette er så ligegyldige tal i procenter, at vi ikke bør bruge tid og ressourcer på den slags pjat.

Ved at lade eksisterende radio/tv sendere blive drevet af sol/vind/ hydro så vil der også opstå en CO2 fri "køleeffekt(beskeden men den er der)" da en del af deres effekt alligevel havner i rummet.

  • 1
  • 8

Du er ikke den første der tror det. Ved at læse op på transmissionsformlen og dens udledning ser man hvordan det hænger sammen. Praktisk kan man se på at et plant felt inducerer strømme i antennen, enhver strøm i antennen giver anledning til udstrålet effekt i alle retninger, som er halvdelen af det modtagne felt. Uanset hvor snedig en udformning du bruger slipper du ikke for problemet.

Tja, måske? Ifølge formel 3.1.9 side 100 i denne link: https://ocw.mit.edu/courses/electrical-eng... , vil den modtagne effekt Pr være:

Pr = [Pt x Gt / (4 pi r2)] x Ar, hvor Ar er modtageantennes effektive areal. Det første led i de firkantede parenteser er effekten pr. areal på modtagestedet - altså sendegain Gt gange den effekt, en isotropisk effektfordeling i afstanden r vil give (overfladen af en kugleskal A = 4 pi r2). Det er fuldstændig, som jeg ville forvente. Figuren viser en parabolantenne, og her må man forvente, at det effektive areal er lig med skålens areal - hvad ellers(?), og hvis det er tilfældet, mister man altså ikke en faktor 2! Jeg har heller aldrig hørt om, at en modtageantenne skulle stråle halvdelen af effekten tilbage mod senderen, hvis der vel at mærke er 100 % impedanstilpasning.

Skriftet går meget mere i detaljer med modtagning fra side 121 og fig. 3.2-20; men jeg kan ikke finde nogen steder, hvor genudstråling som følge af strømmen er omtalt; men jeg har dog ikke nærlæst det hele i detajler.

  • 1
  • 3

Pr = [Pt x Gt / (4 pi r2)] x Ar, hvor Ar er modtageantennes effektive areal.

Den korrekte formel er Pt x Px/(4pi(r/L))^2 hvor L er bølgelængde.

Da feltet ved modtageren er Gt/(4pi r^2) vil den modtagne effekt i forhold til feltet blive Gr x L^2/4pi. Man kalder så Gr x L^2/4pi for antennens effektive modtageareal. Afhængigheden af bølgelængden L gør det så lidt besværligt at bevise min påstand, da det bliver bundet op på den mekaniske størrelse af en effektiv antenne ved en given bølgelængde. Det simpleste man har er vel en halvbølgedipol, som kan være indenfor for et areal på pi(L/4)^2.

Derfor behøver langbølge og mellembølgemodtagere blot et par meter ledning som antenne.

  • 6
  • 0

Den korrekte formel er Pt x Px/(4pi(r/L))^2 hvor L er bølgelængde.

Da feltet ved modtageren er Gt/(4pi r^2) vil den modtagne effekt i forhold til feltet blive Gr x L^2/4pi. Man kalder så Gr x L^2/4pi for antennens effektive modtageareal. Afhængigheden af bølgelængden L gør det så lidt besværligt at bevise min påstand, da det bliver bundet op på den mekaniske størrelse af en effektiv antenne ved en given bølgelængde. Det simpleste man har er vel en halvbølgedipol, som kan være indenfor for et areal på pi(L/4)^2.

Det interessante er egentlig, hvad der sker på en modtageantenne, og om der er symmetri, dvs. om der reflekteres effekt tilbage mod senderen eller ej. Sendeantennen har faktisk også et effektivt areal i og med, at strømmen i en dipolantennes yderste ender går mod 0 og derfor ikke stråler nævneværdigt. Formodentlig er sendeantennens effektive areal lig med modtageantennens effektive areal.

Der findes talrige beskrivelser og sågar animationer af en yagi antennes virkemåde ved sending; men jeg har ikke kunnet finde én eneste beskrivelse af modtagning, og den rejser en masse spørgsmål, som f.eks. hvordan en trådantenne kan have et fangareal, der er mange gange større end trådens eget areal, og hvorfor en yagi antennes gain dvs. retningsvirkning har betydning ved modtagning? Det kan den vel kun have, hvis retningsvirkningen og fangarealet har noget med hinanden at gøre, som jeg har set en tegning antyde; men i mange formler ganges de sammen som to separate parametre.

Det er fint nok med formler; men de besvarer bare ikke det lille spørgsmål "hvorfor" og giver dermed ingen forståelse for de fysiske mekanismer, der ligger bag, og det er de mekanismer, der interesserer mig.

I min æterverden er der en kobling mellem elektroner og æter (det var der også i Nikola Teslas's verden), så når man ved sendeantennen sætter gang i en elektronbevægelse, genererer man også en æterbølge dvs. et B-felt, som er (negativ) masse i bevægelse, og jeg tror, at præcis det samme sker på modtagesiden - bare omvendt. Her sætter æterbølgen tilsvarende gang i en elektronbevægelse vha. nøjagtig samme kobling. "Filmen" spoles bare baglæns, hvilket vil give 100 % symmetri på alle parametre, hvilket man også ser - indtil du påstår noget andet :-)

Det store problem i min verden er at forstå koblingen mellem elektroner og æter, da ladningshastigheden på en leders overflade typisk er meget højere end drifthastigheden for elektronerne inden i lederen, som er v = i/N·A·q, hvor i er strømmen, N er antallet af frie elektroner per m3 for kobber (8.5 × 10^28 m^-3), A er arealet af ledersn (1 × 10^-6 m2) og q er ladningen af en electron (1.6 × 10^-19 C). En strøm på 1 A i en 1 mm2 leder giver altså en drifthastighed på v = 7.35 × 10^-5 m/s = 73.5 μm/s; men ladningshastigheden på overfladen er i min verden 282 m/s under samme betingelser! Gode forslag er velkomne. Kan der f.eks. være en form for impulsbevarelse (hastighed1 gange ét eller andet = hastighed2 gange noget tilsvarende)?

Derfor behøver langbølge og mellembølgemodtagere blot et par meter ledning som antenne.

Det afhænger så sandelig af hvilken impedans, du belaster med. Jeg har tidligere lavet Radio Luxenbourg antenner med en emitterfølgerudgang for at tilpasse den høje impedans af en kort antenne med modtagerindgangen.

  • 0
  • 9

Det er fint nok med formler; men de besvarer bare ikke det lille spørgsmål "hvorfor" og giver dermed ingen forståelse for de fysiske mekanismer, der ligger bag, og det er de mekanismer, der interesserer mig.

Det er noget jeg har tænkt over af og til, og dette med halvdelen lyder fornuftigt.

Et af argumenterne er, at det indkommende felt kan betragtes som en generators tomgangsspænding, med impedans lig rummets måske. Største effekt ud svarer til at halvdelen tabes i indre impedans og den anden halvdel i den ydre impedans (belastningen). Tabet i den indre impedans er det som stråles tilbage grundet strømmen i strukturen.

  • 0
  • 6

Største effekt ud svarer til at halvdelen tabes i indre impedans og den anden halvdel i den ydre impedans (belastningen).

Nej, det sker netop ikke. Hvis det var tilfældet, ville rummet jo blive varmet op. Den indre impedans for rummet fremkommer, som jeg skrev ovenfor, ud fra to reaktive komponenter, og rent reaktive komponenter brænder ingen effekt af, som jeg også skrev:

Bemærk, at fritfeltsimpedansen og den karakteristiske impedans godt nok får en værdi målt i ohm, men de fremkommer begge som Z0 = sqrt(u0/e), hvor u0 er permeabiliteten og e er dielektricitetskonstanten (e0 x er), og Z0 er dermed tabsfri (reaktiv). Havde Z0 været en modstand, ville det være rigtigt, at man kun får fat i den halve effekt, for så ville Z0 brænde resten af som varme.

Den eneste forskel på udbredelsen af en elektromagnetisk bølge på en transmissionslinje og i rummet (æteren) er, at effekten spredes ud i rummet og derfor falder med 2. potens af afstanden, og på en transmissionslinje er det ialtfald 100 % sikkert, at man ikke mister energi i linjens karakteristiske impedans, som du kalder den indre impedans. Den slags har jeg foretaget hundredevis af computersimuleringer og praktiske målinger af over de sidste ca. 28 år i forbindelse med udvikling af min feltbus Max-i, som ikke har nogen termineringsmodstande, men i stedet bruger nogle spændingsclamps til at udnytte refleksionerne til at lade linjen op og dermed skabe et op til 4 gange bedre S/N forhold og mindre tab. Netop her kan det faktisk være et problem med en næsten tabsfri transmissionslinje, for så fortsætter refleksionerne i lang tid, så hvis systemet ikke er indstillet optimalt, vil de enkelte bit påvirke hinanden med gradvis dårligere signalintegritet til følge.

  • 0
  • 5

Største effekt ud svarer til at halvdelen tabes i indre impedans og den anden halvdel i den ydre impedans (belastningen).

Nej, det sker netop ikke. Hvis det var tilfældet, ville rummet jo blive varmet op. Den indre impedans for rummet fremkommer, som jeg skrev ovenfor, ud fra to reaktive komponenter, og rent reaktive komponenter brænder ingen effekt af, som jeg også skrev:

Jeg løber snart tør for argumenter for min betragtning, og husker ikke nok felt- og antenne-teori til at kunne advokere mere for faktoren to. Tab i den indre impedans er ikke tabt energi, det løber bare andre steder hen, og i øvrigt så er tabet i antennebelastningen reelt, så der sker ikke nogen opvarmning af rummet.

Det sidste argument er mere feltteoretisk: Grænsebetingelsen for feltet på overfladen af antennen er noget med 0. Det kan godt nås med strømme i strukturen, men strukturen vil være mere rundstrålende end det påtrykte plane felt. Det udnyttes til at lave retningsvirkning med passive elementer anbragt rundt om selve antennen. De tager ikke effekt fra feltet, men spreder det på konstruktiv vis. Kun den egentlige antenne samler effekt op, men strømmene medfører at en vis effekt stråles ud.

Min betragtning med indre generatorimpedans er egentlig holdbar. En reflektor er enten kortsluttet eller åben, så den ikke har noget tab. Midt imellem disse to "belastninger" vil der så være en belastning der får maksimal effekt ud af feltet. Det er vist almindelig kredsløbsteori, som også gælder for transmission mellem antenner.

  • 1
  • 2

Og så er det lige den hage, at bare truslen om at gøre det vil starte et våbenkapløb i rummet.

Jeg tror der er risiko for at den kan bruges som ødelæggelsesvåben i første omgang - men, måske vil forskningen bane vejen for at teknologien kan anvendes som et våben. Derudover vil strålingen sandsynligvis være kraftig nok, til at den kan fungere som en god jammer i mikrobølgeområdet. Ændres den lidt, så den kan ramme andre sattelitter, kan måske være muligt at ødelægge kommunikation med sattelitter i rummet.

  • 0
  • 2

Min betragtning med indre generatorimpedans er egentlig holdbar. En reflektor er enten kortsluttet eller åben, så den ikke har noget tab. Midt imellem disse to "belastninger" vil der så være en belastning der får maksimal effekt ud af feltet.

Ja, 100 % effekt!

Refleksionskoefficienten er givet ved (ZLoad - Z0)/(Zload + Z0), så når ZLoad = Z0, er der ingen refleksioner, og 100 % energi overføres derfor til load'en.

Det er rigtigt, at hvis Zload er 0 (kortslutning) eller uendelig (åben), bliver refleksionskoefficienten 1, så hele effekten reflekteres. Generelt set er den reflekterede bølge altid den bølge, der skal påtrykkes for at opfylde grænsebetingelserne, og da grænsebetingelserne ved korrekt impedanstilpasning er de samme som på linjen, sker der ingen refleksioner. Hvis linjen er kortsluttet, er grænsebetingelserne, at spændingen ud er 0, så man for at opnå det må påtrykke en reflekteret bølge med modsat polaritet, og strømmen bliver dermed fordoblet. Er linjen åben, er grænsebetingelserne, at strømmen ud er 0, så der må påtrykkes en tilsvarende modsatrettet bølge for at opnå det, og spændingen bliver dermed fordoblet.

Det udnyttes til at lave retningsvirkning med passive elementer anbragt rundt om selve antennen. De tager ikke effekt fra feltet, men spreder det på konstruktiv vis.

Spreder det på konstruktiv vis? Tja. En yagi antenne virker på den måde, at reflektoren er induktiv og direktorerne er kapacitive, og man tilpasser så geometrien, så signalerne fra alle elementer er i fase i hovedretningen, men ude af fase bagud. Det er der talrige animationer af på nettet som f.eks. denne: https://en.wikipedia.org/wiki/Yagi–Uda_antenna#/media/File:Yagi_antenna_animation_16_frame_1.6s.gif (copy-paste hele linken). Det er straks værre med modtagning, for her er Wikipedia og andre bemærkelsesværdige tavse om virkemåden. Derfor bliver det lidt af en trossag, om der er 100 % symmetri, som vil betyde, at der ikke reflekteres nogen bølge tilbage mod senderen ved korrekt impedanstilpasning, eller der ikke er symmetri. Dog vil det være sådan, at hvis halvdelen af signalet reflekteres, vil en kommunikation mellem to tætsiddende antenner betyde, at det samme symbol gentages igen og igen med faldende amplitude, så signalintegriteten ødelægges, og det har jeg aldrig hørt tale om.

  • 0
  • 2

Ja, 100 % effekt!

Carsten

Jeg har desværre ikke evner eller kunnen til at argumentere bedre for min påstand, men transmissionsformlen samt at samme antenne vil have samme gain uanset om den sender eller modtager, levner ikke mange muligheder for at det kan blive 100% relativt til effekten i det indkommende felt.

Er der ikke nogle med mere viden, som kan afgøre det?

  • 1
  • 1

Carsten

Jeg har desværre ikke evner eller kunnen til at argumentere bedre for min påstand, men transmissionsformlen samt at samme antenne vil have samme gain uanset om den sender eller modtager, levner ikke mange muligheder for at det kan blive 100% relativt til effekten i det indkommende felt.

Er der ikke nogle med mere viden, som kan afgøre det?

Strålingen stråles ud over et større område, og tabet afhænger i høj grad af, om strålingen kan samles op. Dette kræver, at antennen er dominerende ved frekvensen, i forhold til det som ellers rammes. Men, der vil være tab - det kan ikke undgås.

Når der er så lave tab i induktive opladere, så skyldes det, at man kan koncentere feltet, og at det er nærfeltet som bruges. Det er ikke muligt at lave så effektivt på stor afdstand.

Jeg tror, at kinesernes system vil være bedst som jammer til alt radioudstyr der anvender mikrobølgeområdet, inklusivt andre sattelitter og satelit kommunikation. Ulineariteter i ionosfæren gør, at frekvenserne der udsendes blandes og spredes, og det som modtages, ikke kun har samme frekvens. Ulineariteterne kan gøre selv en ren sinus til støj, når den blandes med de andre radiobølger der er i ionosfæren.

  • 0
  • 2

Et rimeligt link: https://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa/...

På side 4 i linket står: "The incident electric field sets up currents on the antenna. Such currents may be represented by a Th´evenin-equivalent generator, which delivers power to any connected receiving load impedance. The induced currents also re-radiate an electric field (referred to as the scattered field), which interferes with the incident field causing a shadow region behind the antenna, as shown in Fig. 16.3.1."

Du får lidt kredit i forklaringen om disk- og horn-antenner, med et lille aber dabei. Kan man konvertere feltet i en bølgeleder til et ledningsbårent signal uden at strømmen i ledningen inde i bølgelederen genererer et felt den anden vej?

  • 0
  • 1

The induced currents also re-radiate an electric field (referred to as the scattered field), which interferes with the incident field causing a shadow region behind the antenna, as shown in Fig. 16.3.1."

Ja, det er indlysende, at feltet bag antennen er svagere end foran, for energibevarelsen skal naturligvis være opfyldt.

I din link kan man også læse:

The effective area is not equal to the physical area of an antenna. For example, linear antennas do not even have any characteristic physical area. For dish or horn antennas, on the other hand, the effective area is typically a fraction of the physical area (about 55–65 percent for dishes and 60–80 percent for horns.)

Hvordan får du 80 % effektivitet ud af en hornantenne, hvis alle antenner, som du påstår, reflekterer halvdelen af energien tilbage mod senderen uanset antennens konstruktion, så effektiviteten maksimalt kan være 50 %?

En modtageantenne kan kun omsætte halvdelen af effekten i feltet til effekt/strøm i ledningerne. Den strøm som feltet inducerer i antennen vil også stråle ud.

...

Uanset hvor snedig en udformning du bruger slipper du ikke for problemet.

For en parabolantenne og en hornantenne er det indlysende, at den effekt, der ikke optages, må sendes tilbage mod senderen - der er ingen andre veje; men det kan ske på to måder:

1) Antennen tager en del af signalet ud uden refleksioner ligesom på sendesiden, og den del, der ikke absorberes, passerer videre, rammer parabolen og reflekteres tilbage af skålen - ikke af selve antennen. Det er den symmetriske model.

2) Antennen reflekterer al energi, som den ikke optager, tilbage mod senderen, så feltet bag antennen er et rent 0, så der kommer en fuldstændig radiodød skygge. En sådan total skygge har jeg aldrig observeret, og I så fald mangler der også modsatrettede pile på fig. 16.3.1.

Din link omtaler den søgte sammenhæng mellem gain og effektivt areal. Jeg vil prøve at se, hvad man kan få ud af det, for på sendesiden er det gain, der er vigtig, og på modtagesiden er det det effektive areal; men rent fysisk må det være to sider af samme sag.

  • 0
  • 3

Hvordan får du 80 % effektivitet ud af en hornantenne, hvis alle antenner, som du påstår, reflekterer halvdelen af energien tilbage mod senderen uanset antennens konstruktion, så effektiviteten maksimalt kan være 50 %?

Artiklen kan godt læses et par gange, men den tager netop hul på det problem vi diskuterer. Og de 50% holder vist ikke i byretten.

Jeg siger ikke at antennen reflekterer den uomsatte effekt tilbage mod senderen. Det bliver transmitteret som var det en sendeantenne.

Jeg indser også at der er stor forskel på om selve antennen (dipol måske) er i et frit plant felt, hvor antennen kun er belyst fra een side, og med en parabol (disk), hvor antennen bliver belyst fra mange sider. Lidt forsimplet: Jo mere kugleformet det påftrykte felt er, desto mere effektiv er antennen til at omsætte feltet til effekt i antennens belastning. Sagt på en anden måde, hvis det påtrykte felt ligner antennens egen udstråling, desto bedre omsættes effekten i feltet.

P.S. Støjeffekten på antenne terminalerne er kTB uanset gain.

  • 1
  • 1

Jo mere kugleformet det påftrykte felt er, desto mere effektiv er antennen til at omsætte feltet til effekt i antennens belastning. Sagt på en anden måde, hvis det påtrykte felt ligner antennens egen udstråling, desto bedre omsættes effekten i feltet.

Det lyder meget rimeligt, og er formodentlig en god forklaring på min formodning om, at der på én eller anden måde burde være symmetri :-)

Så vil det nemlig være sådan, at hvis feltet omkring en modtageantenne er nøjagtig lig med feltet omkring en tilsvarende sendeantenne, vil der være symmetri mellem sending og modtagning, og den symmetri vil så betyde, at der ligesom på sendesiden ikke er nogen refleksioner ved modtagning, men 100 % effektoverførsel, hvis der selvfølgelig er perfekt impedanstilpasning.

  • 0
  • 3

Jeg så efter i min gamle lærebog hvordan udtrykket for madtagerens udgangseffekt kommer, Lambda^2/4pi. Man skal ikke lade sig forvirre af at det kaldes det effektive modtagerareal.

Det kommer naturligt fra feltligningerne og deres påvirkning af antennen, og det hænger sammen med udbredelseskonstanten, k, i udtrykket e^i( omega t -kx), der beskriver feltet i tid og rum. konstanten k er 2pi/lambda.

  • 1
  • 1

Du skal holde tallet op imod den CO2 udledning som der reduceres.

@Kjeld

Hvor stort er det tal ?

Først ØGES CO2 udledningen i mange år uden der produceres en eneste watt !

Inden 2030 skal der bygges en jord station med antenne osv der kan levere 1 MW til elnettet, der skal bygges raketter og brændes umanerligt mange tons raket brædstof af.

Disse tal skal ganges med 1000 inden 2049

Er en mange årig ØGNING af CO2 udledning, og derefter ØGET tilførsel af varme energi fra solen ønskværdigt på en klode der i forvejen døjer med drivhusgasser og opvarmning ?

Husk at vi befinder os på en klode hvor fosiller i forvejen presses ud af markedet af VE

Hvor megen CO2 kan man, for samme midler, fortrænge med sol, vind, HVDC og batterier allerede fra i morgen ?

  • 1
  • 1

Er det bare mig, eller er det ikke lidt pudsigt at bygge en geostationær rum-solfanger? Idéen med at have den ude i rummet skulle måske netop være, at den altid vendte mod solen, så den producerede strøm døgnet rundt?

Men, iøvrigt, så kan denne energi kan vel også bruges af rumfartøjer eller mod en indkommende astoride, hvis strålen peges væk fra Jorden?

  • 0
  • 0

Jeg tvivler på, at beam af energi fra rummet vil få praktisk betydning for energiforsyningen på jorden. Det er mere genialt, at placere solcellerne på jorden.

Måske er der andre årsager til kinesernes forsøg. Umiddelbart har jeg dog svært ved at få øje på, hvad formålet er med en mikrobølgekanon i rummet.

Det vil give større mening med f.eks. en farvelaser - den vil f.eks. kunne bruges til, at oplyse jorden om natten. Måske kan den bruges til at lave lysshow på himmelen, anvendes for at give tekstbeskeder og animationer til befolkningen, og f.eks. bruges i forbindelse med evakuering og beredskab.

  • 0
  • 1
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten