地上の発電地域と需要地域を低軌道衛星網で結ぶレーザー送電構想図

TECHNOLOGY / LASER POWER NETWORK

POWER,
ROUTED BY LASER.

電力が余る地域と、電力が不足する地域を、低軌道衛星網を経由するレーザー送電で結ぶ。発電量と需要が変わり続ける中で、複数の入口から複数の出口へ必要な電力を配分するネットワークです。

CONCEPT VISUAL

THE COMPLETE POWER PATH

THREE SYSTEMS.
ONE LOSS BUDGET.

レーザー光源だけでは送電網になりません。電気を高出力・高効率・高ビーム品質のCWレーザーへ変え、変動する多数の送電元と需要先を低軌道で結び、最後にレーザーを使える電力へ戻す。三つの境界を同時に成立させます。

01

ELECTRICITY → LASER

SOURCE CONVERSION

高出力、高い電気–光変換効率(WPE)、高いビーム品質を同じCW動作点で両立。単一レーザーの高出力化と、独立ビーム加算・スペクトル結合・コヒーレント結合を、熱・結合損失・サイドローブ・故障分離まで含めて比較します。

HIGH OUTPUTHIGH WPEHIGH BEAM QUALITY
02

N SOURCES → N DESTINATIONS

REAL-TIME OPTICAL ROUTING

発電量、需要、衛星位置、経路状態は毎秒変わります。主送電エネルギーをレーザービームのまま多段中継し、捕捉・追尾・波面・出力配分・ハンドオーバーを一つの制御系として動かします。

PATOPTICAL-THROUGH RELAYDYNAMIC N×N
03

LASER → USEFUL POWER

RECEIVER CONVERSION

波長に整合した光電変換器、受光分布、温度、最大電力点追従、電力変換を共同設計。セル単体の記録ではなく、受光面から顧客負荷までの連続した有用出力で測ります。

PHOTOVOLTAIC CONVERSIONTHERMALPOWER ELECTRONICS
≥70%LONG-TERM END-TO-END TARGET

発電地点側のAC入力から、需要地点側のAC出力まで。現在の実証値でも個別部品の最高効率でもなく、全損失を拘束する設計目標です。

01 / LASER SOURCE

THREE CONSTRAINTS.
ONE CW OPERATING POINT.

高出力だけ、高WPEだけ、高いビーム品質だけの別々の記録を足しても送電用レーザー光源にはなりません。同じCW動作点で三性能を測り、ドライバ・温調・合束・送信光学まで損失境界を拡張します。

HIGH CW OUTPUT

ピーク値や短パルス値ではなく、CW連続運転時の定常熱状態で得られる有用光出力。

HIGH WALL-PLUG EFFICIENCY

レーザー素子への電気入力に対するレーザー光出力。スロープ効率、光–光変換効率、電源・温調を含むレーザー光源システム全体の効率と区別。

HIGH BEAM QUALITY

M²、BPP、遠方界強度、encircled energyを送受開口と必要捕捉率へ接続。

THERMAL & RELIABILITY

接合温度、光学面損傷、波長・位相ドリフト、長時間運転、故障チャネルの隔離。

PATH A

SINGLE-SOURCE SCALING

PCSEL等の単一レーザーを、高いビーム品質とWPEを維持したまま高出力化します。

PATH B

ARRAYED SOURCES

受電面で独立ビームの光パワーを加算する方式、スペクトルビーム結合、コヒーレントビーム結合を区別し、ビーム品質、位相、波長、熱クロストーク、結合損失、サイドローブを比較します。

02 / DYNAMIC N×N ROUTING

DEMAND CHANGES.
THE PATH CHANGES.

ネバダやアリゾナのような高日射地域で余る発電を、都市・工場・データセンターへ送る時も、太陽近傍から地球へ送る時も、固定の一対一リンクでは足りません。入力、出力、経路、配分を継続的に組み替えます。

これは電力を途中で蓄積して転送するパケット網ではありません。送電元から需要先まで同時にレーザー光路を成立させる光回線交換網です。N対Nは一つのビームを複製するのではなく、複数の独立レーザービームと光学ポートを能動的に指向して構成し、独立チャネル数と各光源出力を変えて電力を配分します。

SOURCE ASOURCE BSOURCE N
LEO OPTICAL MESHN×NPATH + POWER ALLOCATION
CITYINDUSTRYAIRCRAFT
  1. 01

    STATE ESTIMATION

    発電量、需要、衛星位置、端末状態、雲・大気条件、熱余裕を更新。

  2. 02

    PATH & POWER ALLOCATION

    複数経路の損失と容量を比較し、各需要先への出力をリアルタイムに配分。

  3. 03

    MAKE-BEFORE-BREAK

    次経路を先に捕捉し、光路成立と安全状態を確認してから衛星・受電先を切り替える。

  4. 04

    FAULT & SAFETY CONTROL

    追尾逸脱、光学汚染、過熱、保護空域・ビーム経路への侵入を検知し、経路隔離・再配分・安全停止。

OPTICAL-THROUGH RELAY

KEEP THE MAIN POWER
IN THE LASER PATH.

中継ごとに受けたレーザービームを電気へ変換し、その電力で別のレーザー光源を駆動すると、変換損失と排熱が段数ごとに積み上がります。主送電エネルギーはレーザービームのまま光学系を通し、次の衛星・地上受電局・航空機へ再指向します。

RECEIVE
TELESCOPE
COARSE
POINTING
WAVEFRONT
CONTROL
FAST-STEERING
MIRROR
TRANSMIT
TELESCOPE

POINTING, ACQUISITION & TRACKING

ビーコン、point-ahead、姿勢推定、粗指向と高速微小角補正を統合し、移動する次開口へレーザーを保持します。

TRUE STAGE EFFICIENCY

一段効率は、中継機へ向かうレーザー出力に対し、次の受信開口で有用モードとして捕捉される出力の割合です。ミラー反射率だけでなく、回折、波面誤差、指向誤差、捕捉率まで含めます。90%は候補の棄却下限であり、多段で総合70%以上を狙う設計値は端点効率と段数から逆算します。

DESIGN SENSITIVITY / 96–99% CLASS MAY BE REQUIRED / NOT DEMONSTRATED

03 / RECEIVER

TURN THE LASER
BACK INTO POWER.

受電側は一般的な太陽光パネルを置くだけではありません。選定したレーザー波長と照度に合わせた光起電力型パワーコンバーター(photovoltaic power converter, PPC)、受光光学、電力回路、熱設計を共同最適化します。

WAVELENGTH MATCH

レーザーの中心波長とスペクトル幅を、受電セルのバンドギャップと分光応答へ整合。

ILLUMINATION MAP

非一様照射、入射角、追尾ずれ、局所ホットスポットに対する効率と温度を測定。

CELL & ARRAY ELECTRICAL DESIGN

直列抵抗、セル分割、直並列接続、バイパス、故障セル隔離で有用出力を保持。

MPPT & POWER CONDITIONING

変動するレーザー入力から最大電力点を追従し、DC/DC・インバータを経て負荷へ接続。

NET RECEIVER EFFICIENCY

受光面へのレーザー入力から、冷却・制御の補機電力を差し引いた負荷側出力までを同一境界で測定。

低軌道衛星から巡航中の電動航空機へレーザー給電する構想図CONCEPT VISUAL

AVIATION

BATTERIES FOR
TRANSITIONS & RESERVE.

離着陸、経路切替、安全停止、予備は機上バッテリーで、雲上巡航の主電力は低軌道衛星からレーザー給電する。巡航エネルギーの全量を機内へ積む前提を外し、機体質量と総運航コストを下げます。

1/3LONG-TERM TOTAL OPERATING
COST TARGET
01

ABOVE CLOUDS

雲上巡航では、地上発レーザーより気象の影響を受けにくい低軌道経路を構成。

02

MOVING RECEIVER

機体位置・姿勢・速度を予測し、PAT、point-ahead、安全停止を一体設計。

03

SEAMLESS HANDOVER

次経路を先に捕捉し、切替ギャップと運用上の安全余裕を機上蓄電で吸収。

TARGET / NOT YET DEMONSTRATED

BUILD THIS NETWORK

ONE HARD SYSTEM
IS ENOUGH.

光源、光学中継、PAT、動的ルーティング、受電、電力回路、熱、安全。どれか一領域を実機で作った方と直接話します。

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