8. КОНЦЕПТ CIPPA - HAARP НОМЕР ДВА.

: общие сведения : : базовый принцип : : радиосвязь : : управление атмосферными процессами : : реализация и преемственность :

В предыдущей главе уже кратко упоминался концепт CIPPA как «бюджетная» альтернатива проекту HAARP для локальных задач. Здесь данный концепт будет рассмотрен более подробно, в т.ч. с привязкой к задачам радиосвязи и управления атмосферными процессами.

 

Концепт CIPPA (Cosmic ignited plasma patterns in atmosphere - Плазменные структуры в атмосфере, «зажигаемые» космосом) - последний суперпроект, разработанный Истлундом. Он был задуман как дешевая доступная альтернатива HAARP для локальных применений, ориентированная на задачи управления распространением радиоволн, в первую очередь УКВ диапазона для целей мобильной радиосвязи и телевизионного вещания, а также на задачи целенаправленного воздействия на атмосферные процессы, в первую очередь связанные с уменьшением или полной нейтрализцией разрушительного действия торнадо.

На CIPPA Истлундом была подана патентная заявка US-2007-0238252 «Cosmic particle ignition of artificaially ionized plasma patterns in the athmosphere» («Зажигание» с помощью космических частиц искусственно ионизированных плазменных структур в атмосфере) с приоритетом от 06.09.2005 года. Однако довести ee до стадии патента он не успел.

 

Технология HAARP, описанная в предыдущей главе, предопределяет наличие условий для возбуждения в атмосферной плазме электронно-циклотронного резонанса, которые не выполняются в плотных слоях атмосферы (на высотах ниже 50-80 км), а также требует исключительно высокой плотности энергии электромагнитного излучения, что связано с созданием гигантских энергоемких сооружений. По этим причинам данная технология не пригодна для массового тиражирования с целью применения в локальных масштабах, например, для расширения зоны телевизионного вещания и мобильной телефонной связи, а также для воздействия на атмосферные процессы.

Для преодоления данных недостатков технология CIPPA использует иной принцип - ионизацию заданной области атмосферы с помощью ее пробоя электрическим полем сфокусированного электромагнитного излучения. Однако в обычных условиях напряжение пробоя атмосферного воздуха слишком велико и для пробоя требуется очень большая плотность электромагнитного излучения. В то же время, при появлении ионизационного следа от космических частиц напряжение пробоя соответствующей области падает примерно в 40 раз, при этом требуемая плотность мощности излучения уменьшается в квадрате раз, т.е. более, чем на три порядка. Поэтому технология CIPPA предусматривает инициацию электромагнитного воздействия на заданную область атмосферы, в которой ожидается или уже появился ионизационный след от космической частицы. Данный принцип реализуется с помощью комплекса, схема которого приведена на рис.8.1.

Рис.8.1. Принцип CIPPA

 

Концепт CIPPA предусматривает два способа «зажигания» плазмы в заданной области - без обнаружения ионизационных следов от космических частиц и с их обнаружением с помощью детекторов. В первом случае излучение с плотностью, достаточной для пробоя атмосферы в заданной области при появлении в ней ионизационного следа, фокусируется на данной области заранее и поддерживается в течение т.н. времени ожидания появления ионизационного следа, в течение которого последний должен гарантированно появиться и «зажечь» плазму в облучаемой области, после чего интенсивность излучения снижается до уровня, необходимого для поддержания ионизации.

Недостатком такого способа является непроизводительный расход энергии в течение времени ожидания «зажигающей» частицы. Данный недостаток устраняется во втором способе, в котором передатчик включается при обнаружении детектором ионизационного следа. Однако он сложнее в реализации, т.к. требует наличия нескольких специальных детекторов.

На высотах ниже 40 км «зажигающими» космическими частицами являются протоны, альфа-частицы, атомы углерода, азота, кислорода, а также более тяжелых элементов. Эти частицы могут обнаруживаться с помощью счетчиков Гейгера-Мюллера по вызванному ими вторичному мюонному излучению, а также с помощью оптических регистраторов по излучению Вавилова-Черенкова. На высотах выше 80 км «зажигающими» космическими частицами являются микрометеоры, ионизационные следы которых могут обнаруживаться с помощью УКВ радиолокации.

Область искусственной ионизации обладает способностью отражать радиоволны, что позволяет использовать ее в качестве радиоретранслятора. Кроме того, она обладает электропроводностью, что позволяет использовать ее для воздействия на атмосферное статическое электричество. Она также поглащает энергию электромагнитного излучения с частотой, более высокой, чем частота излучения, которым она создана, выделяя эту энергию в виде тепла в атмосферу. Это свойство может быть использовано для локального нагрева атмосферы и создания в ней акустических и гравитационных атмосферных волн, что открывает широкие возможности по управлению погодными явлениями и процессами.

 

 

 

 

Технология CIPPA, по замыслу Истлунда, могла бы быть использована для создания зон искусственной ионизации, отражающих радиоволны, в плотных слоях атмосферы, в т.ч. на малых высотах, причем с приемлемыми энергозатратами. Такие радиозеркала могли бы найти применение в локальных системах мобильной телефонной связи и телевизионного вещания, в системах дальней УКВ радиосвязи, а также в тактических радиокомплексах военного назначения для расширения радиуса их действия.

Системы сотовой связи и телевещания

Возможные структуры систем сотовой связи на базе технологии CIPPA приведены на рис.8.2. На левой схеме приведена структурная схема системы с одной базовой сотовой станцией, над которой на высоте 10 - 30 км создается область искусственной ионизации. Для создания области ионизации на высоте 10 км с площадью в момент «зажигания» 4-5 м2 требуется мощность передатчика около 500 кВт и фазированная антенная решетка из 100 элементов, расположенных в круге диаметром около 400 м, а для ее поддержания с увеличением площади до 100 м2 требуется в 10 раз меньшая мощность. При этом радиус устойчивой связи в диапазоне 900 мГц при мощности передатчика мобильного телефона 1 Вт составит 10 км.

При создании области ионизации на высоте 30 км радиус устойчивой связи составит уже 30 км, однако при этом потребуется мощность в момент зажигания уже порядка 5,6 МВт, что превышает суммарную мощность всех 360-ти передатчиков комплекса HAARP. Поэтому для расширения радиуса действия предпочтительно создание системы из нескольких радиозеркал, расположенных на низких высотах, например одного центрального и четырех боковых, как показано на правой схеме рис.8.2.

Системы телевизионного вещания имеют аналогичную структуру, но с той разницей, что являются односторонними и, соответственно, их радиус действия ограничен мощностью вещательного передатчика, а не передатчиков абонентов.

Рис.8.2. Системы сотовой связи на принципе CIPPA

 

1607 - вышка сотовой станции с антеннами горизонтального излучения 1600 и антенной вертикального излучения 1601; 1605 - излучатель CIPPA; 1606 - область ионизации; 1602 - возвышенность; 1603 - здание; 1604 - абонент сотовой связи; 1901-1904 - боковые области ионизации; 1905 - центральная область ионизации; front view, side view - вид спереди и сбоку соответственно.

 

В качестве генераторов электромагнитного излучения автор предлагает использовать 5-кВт магнетроны с частотой 2,5 ГГц, применяемые в ресторанных СВЧ-печах, по 1 штуке на излучающий элемент фазированной антенной решетки. В этом случае для системы с радиусом действия 10 км потребуется 100 магнетронов. Пиковую мощность источника питания системы, кратковременно необходимую в момент «зажигания» области плазмы, предлагается обеспечивать за счет накопления электроэнергии в батареях конденсаторов или аккумуляторов. Однако следует отметить, что при неблагоприятных для пробоя воздуха метеоусловиях пробивное напряжение в момент появления ионизационного следа может существенно увеличиваться, что требует запасов по пусковой мощности (до 10 раз) для гарантированного запуска системы.

Системы дальней УКВ связи

Дальность УКВ-радиосвязи между двумя станциями, расположенными на поверхности земли, ограничена прямой видимостью и, с учетом кривизны земного шара, определяется высотой подвеса антенн. Технология CIPPA позволяет создать трассу прямой видимости между двумя наземными радиостанциями с помощью наклонных радиозеркал (см. рис.8.3). При создании с помощью технологии CIPPA параболических радиозеркал площадью 2000 м2 на высоте 80 км, где «зажигание» плазмы обеспечивается следами микрометеоров, может быть обеспечена устойчивая УКВ радиосвязь на расстоянии до 1800 км, при этом требуемая для «зажигания» плазмы радиозеркала мощность передатчика при частоте 3 ГГц составит около 5 МВт, а для ее поддержания при площади 2000 м2 - 500 кВт.

Рис.8.3. Система дальней УКВ связи на принципе CIPPA

 

2100 - излучатель CIPPA; 2101 - антенна телекоммуникационной системы; 2101 - область ионизации в виде параболоида; communication signal to second reflector - коммуникационный сигнала в сторону второго рефлектора; R - радиус Земли; h - высота расположения антенны; dLOS - расстояние прямой видимости.

Тактические разведывательные радиокомплексы

По замыслу Истлунда, технология создания радиозеркал с использованием CIPPA может быть использована в тактических разведывательных комплексах на базе беспилотных летательных аппаратов Predator для расширения радиуса их действия в условиях сложного рельефа местности, когда прямая видимость между БПЛА и наземной радиостанцией слежения отсутствует, а канал космической связи недоступен. Структурная схема такого радиокомплекса приведена на рис.8.4.

Рис.8.4. Тактический разведывательный радиокомплекс на базе БПЛА Predator и технологии CIPPA

 

 

В своей заявке Истлунд обозначил три направления использования технологии CIPPA для управления атмосферными процессами:

• повышение температуры локальной области атмосферы;
• создание в локальной области атмосферы гравитационных и акустических волн;
• изменение распределения в локальной области зарядов атмосферного статического электричества.

Технология нагрева заданной области атмосферы и создания в ней гравитационных и акустических волн иллюстрируется рис.8.5.

Рис.8.5. Локальный нагрев атмосферы и создание акустических и гравитационных волн

 

Слева: 2200 - излучатель, создающий плазменную структуру 2202; 2201 - излучатель, разогревающий область плазменной структуры 2002. Справа: air parcell - воздушный блок; buoyancy - подъемная сила; gravity - гравитация; eqilibrium - равновесие; displacement - расположение.

 

Сначала с помощью технологии CIPPA в заданной области атмосферы на высоте 10-12 км основным источником электромагнитного излучения «зажигается» и поддерживается в активном состоянии плазменная структура заданного размера. Далее на этой структуре фокусируется электромагнитное излучение от дополнительного источника излучения с более высокой частотой, чем у основного источника. Это дополнительное излучение поглощается плазменной структурой и его энергия трансформируется в тепловую энергию молекул облучаемой области, в результате чего ее температура повышается.

Данный нагрев сам по себе может являться источником локальных термодинамических вариаций. Однако более интересной является возможность изменять температуру нагрева с заданной частотой путем модуляции по амплитуде дополнительного излучения. В этом случае при повышении температуры нагреваемый фрагмент атмосферы под действием архимедовой силы «всплывает» вверх, а при понижении температуры под действием сил гравитации движется обратно. Результатом является возбуждение в локальной области атмосферы акустических и т.н. гравитационных волн, которые могут распространяться как вниз, так и вверх, взаимодействуя с естественными акустическими и гравитационными волнами и воздушными течениями, определяющими картину локальных погодных явлений и процессов.

 

По оценкам Истлунда, для успокоения торнадо необходимо возбудить в центре пораждающего его мезоциклона на высоте 10-12 км в области с площадью 2000 м2 акустические волны с частотой 1 - 60 Гц, для чего достаточно мощности CIPPA-системы поряка 1 МВт.

 

Технология изменения распределения зарядов статического электричества в локальной области атмосферы иллюстрируется рис.8.6. Искусственная область ионизации, обладая высокой электропроводностью, создает канал утечки зарядов, накопленных в соседней области атмосферы, тем самым понижая потенциал последней относительно земли и, соответственно, защищая нижележащую область от возникновения в ней вертикальных грозовых разрядов. Основной областью применения данной технологии Истлунд обозначил грозозащиту больших территорий, паример, полей для игры в гольф. Кроме того, он также отводил ей определенную роль и в ослаблении торнадо путем понижения уровня энергии, накапливаемой в центре мезоциклона в форме статического электричества.

Рис.8.6. Изменение локального распределения зарядов в атмосфере

 

2400 - плазменная структура; 2401 - зона, защищенная от вертикальных грозовых разрядов.

 

Как видно из приведенного обзора, реализация концепта CIPPA в реально работающих образцах связана с достижением мощностей, сопоставимых с мощностью комплекса HAARP, что требует адекватных материальных и финансовых затрат. Кроме того, у Истлунда практически уже не оставалось времени хотя бы даже на экспериментальную проверку ее основополагающих идей на каких-либо макетах, не говоря уже о создании и испытании экспериментальных образцов. По этим причинам концепт CIPPA так и остался чисто теоретическим. Кроме того, в более поздних, близких по технической области патентах и заявках других изобретателей, концепция CIPPA не использовалась в качестве аналога или прототипа, а также не упоминалась при описании предшествующего уровня техники, что свидетельствует о том, что она оценивалась как бесперспективная для использования в качестве отправной точки при разработке систем аналогичного назначения.

* * * * *

 

 

Опубликовано 14.06.2019. Последнее изменение - нет.

© Janto 2019 Все права защищены