Способ получения электрической энергии из ионосферы земли

Изобретение относится к устройствам, использующим природные источники электричества, а именно к устройствам, использующим энергию ионосферы Земли. Поставленная задача решается с помощью плоско-поляризованного лазерного луча, полученного из гадолиний скандий-галиевый граната с хромом и ниодимом (ГСГГ-Сч^3- - No^3-), лишенного расходимости, т.е. луча, преобразованного в иглу. Сущность изобретения заключается в том, что лазерный луч, лишенный расходимости, являясь «проводником» электрических зарядов, пройдя ионосферу Земли и отразившись от геостационарного спутника, дает стабильный электрический ток в магнитогидродинамическом генераторе. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам, использующим природные источники электричества, а именно к устройствам, использующим энергию ионосферы Земли.

Известен способ получения электрической энергии на основе лазерного луча в электростанции, использующей атмосферное электричество в режиме импульсного отбора энергии у электрического поля Земли (RU патент №2076470, C1, H 05 F 7/00, 1997 г.).

Недостатком данного способа является неэкономичность, трудность в практическом использовании, не поддается управлению.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является экономичное, контролируемое и стабильное получение электрической энергии из ионосферы Земли.

В данном способе применяется лазерный луч, лишенный расходимости для того, чтобы стабильно и максимально получать электрическую энергию, используя его свойства при многократном отражении его через геостационарный спутник на Землю. Для лишения расходимости используют свойство вращения плоскости поляризации лазерного луча при прохождении его через четвертьволновую пластину (см. журнал «Наука и Жизнь», №8, стр.110, 1984 г.) [1]. Цитирую это свойство из Физического энциклопедического словаря под редакцией А.М.Прохорова, стр.325, 1983 г.: «В кристаллах некоторых классов симметрии вдоль каждого направления могут распространяться две электрически поляризованные волны (с противоположными направлениями обхода) - обе со своими показателями преломления. В направлении оптической оси поляризация волн оказывается круговой, что приводит к вращению плоскости поляризации падающего на кристалл линейно-поляризованного света».

Далее, исходя из изобретательского уровня, помещаем этот кристалл, т.е. четвертьволновую пластину в движущееся магнитное поле, создаваемое трехфазным током, которое будет взаимодействовать с проходящим через нее (пластину) лазерным лучом следующим образом.

Из уровня техники, по своей природе свет - это и частица, и волна (поперечная с электрической и магнитной составляющей поля).

Разберем наш случай, когда оптическая ось отдельного фотона не совпадает с направлением распространения лазерного луча и составляет с ним некоторый угол (называемый углом расхождения), а значит и плоскость поляризации и электрическая, и магнитная составляющие поля располагаются не под углом 90° к направлению распространения лазерного луча и на эти составляющие будут действовать силы со стороны движущегося магнитного поля следующим образом.

При перпендикулярном расположении плоскости поляризации фотона и его электрической и магнитной составляющей поля и при повороте плоскости поляризации в направлении оптической оси на положительные и отрицательные «плечи» поля (см. фиг.3,а) будут действовать одинаковые силы, уравновешивающие фотон в направлении движения.

Когда же плоскость поляризации, а значит и электрическая и магнитная составляющие поля располагаются не под углом 90° к направлению распространения лазерного луча, то при повороте плоскости поляризации вокруг оптической оси, движущееся магнитное поле будет с неодинаковой силой действовать на положительные и отрицательные «плечи» поля. На то «плечо» (отрицательное, относительно «0» в системе координат), которое расположено под углом менее 90° к направлению движущегося поля, будут действовать большие силы вследствие того, что два поля (движущееся магнитное поле и электрическая составляющая поля лазерного луча) идут навстречу под углом друг к другу и за единицу времени пересекутся с большим числом силовых линий, чем то «плечо», которое располагается под углом более 90° к направлению движущегося поля (два поля разбегаются под углом относительно друг друга (си. фиг.3,б)). Вследствие чего плоскость поляризации развернется до стабильного состояния (перпендикулярно к направлению движущегося магнитного поля), когда уравновесятся силы, действующие на положительные и отрицательные «плечи» поля (см. фиг.3,в). На фиг.3,а точками обозначено движущееся от нас магнитное поле, перпендикулярно плоскости листа.

Способ получения электрической энергии в М.Г.Д. генераторе состоит в следующем:

- фиг.1 поясняет принцип отбора энергии у электрического поля Земли,

- фиг.2 - конструктивная схема коллиматора,

- фиг.3 - графическая схема работы коллиматора.

На восходящую ветвь системы (фиг.1) добавляем М.Г.Д. генератор под №10′, приемные станции располагаем на широте г.Новосибирска с расстоянием друг от друга 50 км. До геостационарного спутника будет ≈45000 км (на экваторе до геостационарного спутника будет 36000 км). Как известно, ионосфера Земли находится на высотах 65-220 км (наибольшая плотность электрических зарядов составляет 9,2·10⁵ эл/см³). Скорость образования стримера (канала ионизации) в атмосфере 4000 км/сек (данные физического энциклопедического словаря под редакцией Б.А.Веденского, 1996 г.). Значит нам подходит лазерный луч с импульсом 0,05 сек и частотой повторения 20 раз в 1 сек.

От внешнего источника энергопитания, например трехфазного генератора, подается напряжение на устройство накачки. Под действием импульса устройства накачки лазер генерирует излучения. Полученный лазерный луч проходит через преобразователь лазерных лучей 3 (фиг.1), в дальнейшем будем называть его коллиматором. Далее преобразованный луч 4 (лишенный расходимости, фиг.2, 3) проходит зеркало 9.1, затем М.Г.Д. генератор №10′ и уходит к ионосфере 5 (фиг1). На пути следования лазерного луча будет образовываться канал ионизации (стример) в результате взаимодействия лазерного излучения с составляющими газов атмосферы.

Канал ионизации, т.е. проводник для электрических зарядов ионосферы Земли будет образовываться со скоростью 4000 км/сек, на это ему нужно 0,05 сек, чтобы пройти 200 км, лазерный луч у нас тоже с импульсом 0,05 сек.

Как только канал ионизации достигнет ионосферы Земли, то по нему на М.Г.Д. генератор №10′ пойдет порция электрических зарядов со скоростью света (на это потребуется 0,0006 сек). Движущей силой процесса будет выравнивание электрического потенциала между ионосферой и Землей (т.к. плотность электрических зарядов в ионосфере 9,2·10⁵ эл/см³, а на Земле ≈0,1 эл/см³). Подтверждает данный процесс патент №2076470 С1, Н 05 F 7/00. Электрические заряды в М.Г.Д. будут преобразовываться в электрический ток (см. Политехнический словарь под ред. Артоболевского И.И., Советская энциклопедия 1976 г., стр.269-270).

Т.к. лазерное излучение импульсное, то через 0,05 сек импульс повторится, повторится и канал ионизации и по нему опять пойдут электрические заряды на М.Г.Д. генератор №10′ и он будет вырабатывать пульсирующий электрический ток одного направления, 20 импульсов в 1 сек.

Далее лазерный луч, отразившись в зеркалах геостационарного спутника, пройдя ионосферу Земли и М.Г.Д. генератор №10, через зеркала №9.4, 9.5 вернется к началу, т.е. к зеркалу №9.1 (см. фиг.1).

Процесс получения электрического тока в М.Г.Д. генераторе №10 будет аналогичен процессу получения его в М.Г.Д. генераторе №10′.

В первоначальных материалах заявки было оговорено, что для стабильной работы системы делаются два оборота луча, т.е 0,5 сек работы лазера. Т.к. бралось расстояние до геостационарного спутника 36000 км, при уточненном значении расстояния до геостационарного спутника 45000 км, на это уйдет 0,6 сек работы лазера. Далее первоначальный источник лазерного излучения отключаем.

В процессе работы будет происходить потеря мощности лазерного излучения. Для того чтобы система была жизнеспособна, необходима подкачка фотонов включением лазерного излучения. В первоначальных материалах заявки указывается этот факт. Следуя в рамках этих материалов, уточним работу системы.

На каждом зеркале будет происходить потеря мощности лазерного излучения 0,16%. Проценты взяты из физического энциклопедического словаря. У нас 5 зеркал. Потеря на зеркалах 0,8%. Для примера берем лазерный луч мощностью 1000 Вт. Он делает 2 оборота, получается мощность луча 2000 Вт. При такой мощности на зеркалах потеряем 16 Вт. Потери мощности будут и на ионизации. Эти потери берем 0,5%. Значит на одном обороте на ионизацию потеряем 10 Вт. Итого потери 26 Вт, берем ≈25 Вт. Через 40 оборотов луча мощность в системе снизится на 1000 Вт, т.е. до мощности источника лазерного излучения, 1 оборот - 0,3 сек, 40 оборотов = 12 сек. Значит через каждые 12 сек включаем источник лазерного излучения на 0,3 сек, поднимая мощность до 2000 Вт. В подтверждение сказанного цитирую первоначальные материалы заявки стр.3, 8-я строка сверху: «Периодически по мере необходимости подается подкачка фотонов, включаем лазерное излучение». С появлением электрического тока в М.Г.Д. генераторах система переходит на собственное энергопитание.

Полученный в М.Г.Д. генераторах таким способом стабильный постоянный электрический ток определенной величины «А» и напряжение «И» с обоих М.Г.Д. генераторов, соединенных между собой, параллельно питает электромотор постоянного тока, который вращает ротор генератора, вырабатывающего трехфазный переменный ток частотой 50 Гц.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие цели и преимущества (от [2]) настоящего изобретения станут понятны из следующих прилагаемых чертежей.

На фиг.1 обозначены:

1 - источник лазерных лучей

2 - лазерный луч

3 - коллиматор

4 - лазерный луч, лишенный расходимости

5 - ионосфера

6 - ионы и электроны вокруг лазерного луча

7 - геостационная орбита спутника

8 - искусственный спутник Земли

9.1-9.5 - зеркала-отражатели

10,10' - магнитогидродинамические генераторы

11 - Земля

12 - солнце

На фиг.2 обозначены:

1 - входящий луч

2 - преобразованный луч

3 - четвертьволновая пластина

4 - обмотка катушек трехфазного тока

5 - коллиматор

На фиг.3 (а,б,в) обозначены:

1 - движущееся магнитное поле

2 - Е - электрическая составляющая поля

3 - Н - магнитная составляющая поля

4 - х,у - координаты

5 - угол поворота α (угол между отрицательным «плечом» электрической составляющей поля и направлением движения движущегося магнитного поля)

6 - угол поворота β (угол между положительным «плечом» электрической составляющей поля и направлением движения движущегося магнитного поля).

[2] - Патент №2076470 C1, H 05 F 7/00, 1997 г.

Другие цели и преимущества от [2] - имеется в виду использование данной заявки как в целом, так и по частям в различных направлениях науки, техники, народного хозяйства, а также вооружении и обороне страны.

Способ получения электрической энергии, основанный на устройстве импульсного отбора энергии у электрического поля Земли, выполненное лазерным лучом с длительностью импульса лазерного луча, соответствующего времени перекрытия стримером пространства «Ионосфера-Земля», отличающийся тем, что получение электрической энергии в магнитогидродинамическом генераторе основывают на прохождении через него электрических зарядов ионосферы Земли при отборе их с помощью лазерного луча, лишенного расходимости с длительностью импульса, соответствующего времени перекрытия стримером пространства «Земля - Ионосфера», заключенного в зеркала в системе «Земля - геостационарный спутник - Земля», однажды полученного в источнике лазерного излучения и последующего его (источника) отключения с периодической подкачкой фотонов включением источника лазерного излучения.