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楼主: mirage10
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[中国发射] “人造月亮”拟于2020年在西昌发射升空:亮度是月光8倍

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supsauce 发表于 2018-10-12 13:22 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-12 12:45
谁能用几何光学算一下,对于不同的焦距孔径比,照到地表的光斑大小和强度能有多少?

直射照度按10^9lux算的话,如果1平米镜子照1公顷地面照度是10000lux?照一平方公里是1000lux
topzdx 发表于 2018-10-12 13:48 | 显示全部楼层


lux2.JPG

起居室:一般区域100lx,书写阅读区域300lx
卧室:一般区域75x,书写阅读区域150lx
厨房:一般区域100x,操作台150lx
餐厅:150lx
卫生间:100lx





topzdx 发表于 2018-10-12 13:56 | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2018-10-12 13:22
直射照度按10^9lux算的话,如果1平米镜子照1公顷地面照度是10000lux?照一平方公里是1000lux

俄罗斯 反光实验失败,没有照度数据

在1999年2月4日,俄罗斯进步M—40货运飞船携带了一面反射镜进入太空,进行代号为“旗帜2·5”(另有网站称为“火焰2·5”)的阳光反射试验。按照预先的设想,镜瓣在离心力的作用下会迅速展开,形成一个直径为25米的反射镜面(每个镜瓣都是由专门的镀铝膜合成胶片制成),在和平号太空站上的两名太空人帕达尔卡和阿夫杰耶夫的操控下,像向日葵似的朝向太阳。这个直径达25米的“人造月亮”的总重量不到4千克。几乎所有和平号太空站经过的国家如俄罗斯、法国、捷克和加拿大等都会陆续出现一束自太空投下的阳光。光束的直径在地面为5-7千米。夜色中,反射光的亮度10倍于月球,足以让人读书阅报。
但是,在飞船离开和平号太空站150至200米时,仅过了一分半钟,“进步”号的天线突然打开,巨大的反射箔片就绊在了天线上,反射镜未能打开。和平号上的太空人用遥控系统启动货运飞船的引擎,转动天线,使箔片摆脱了天线的羁绊。但是,当货运飞船再次旋转时,又出现了相同的问题。俄罗斯航天局地面飞行控制中心分析后判断,阳光反射镜膜发生了缠绕现象。经历两次的修正失败后,俄航天部门决定中止试验。1999年2月5日,进步M—40货运飞船带著未打开的太空镜进入地球大气层烧毁,未燃尽的残余物坠入太平洋南部水域。
topzdx 发表于 2018-10-12 14:11 | 显示全部楼层
按俄罗斯“旗帜2·5” 理论值估算,光斑直径5--7公里,按中位值 6公里算, 半径3000米,反射镜半径12.5, 阳光稀释约6万倍

地面是10倍满月,即 2 lux ,反射卫星轨道照度不到 12万 lux ....(国际空间站的高度)
直射照度按10^9lux 这个数据存疑(或 使用不当?)

从另一角度看,地球表面因为有大气,太阳能约为 轨道的一半。
淘宝售卖的"高精度"照度计, 量程范围 大部分上限为20万 lux  (少数更低的上限10万 lux  ),这个量程和俄方的数据基本相符(超出一些到达地面前被大气层散射了)

10^9lux对吗?
topzdx 发表于 2018-10-12 14:26 | 显示全部楼层
如果按卧室的昏暗灯光75 lux 算,俄罗斯的镜面再放大10倍,照个机场跑道,按长度3600米(A380可用),工程量也不可怕。
按手术室的照度 200 lux,正常地面工作没问题了, 面积也就大100倍。也就是直径250米 的反射膜......
从工程角度说,圆镜子可能不如 长条镜 并联? 薄膜宽250米不太好生产,一卷卷薄膜制做长条镜比圆镜易收纳,展开。每个 长条镜 反面做个弓形撑架
topzdx 发表于 2018-10-12 14:38 | 显示全部楼层
偶觉得要简易估算的话,目标大范围照明,地面照度按 10 lux 算,(吹起牛来已经是: 满月的50倍亮度)
轨道照度按 10万 lux ,  1平米的方镜子,则被照亮地面的边长为 100米。



hyperion 发表于 2018-10-12 14:39 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-12 14:11
按俄罗斯理论值估算,光斑直径5--7公里,按中位值 6公里算, 半径3000米,反射镜半径12.5, 阳光稀释约6万 ...

百度上说直射照度是六万到十万LUX,那个十亿的数肯定错了
bestman2010 发表于 2018-10-12 16:28 | 显示全部楼层
说个笑话:“袁隆平这辈子犯的最大错误就是让一部分人吃饱了肚子,闲的没事干蛋疼”。。。
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topzdx 发表于 2018-10-12 21:00 | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2018-10-12 12:47
这个问题是只能展成平面,如果减小单面镜子的大小又会增加总重量。电推的好处是可以把光斑的形状控制的 ...

离心力方案也是可行的,镜瓣 而不是锥形裙。(偶想的是一些拧在一起的帐逢,边上有个弹性圈,入轨后自转展开)

俄罗斯曾成功进行了“旗帜2”试验。1993年2月4日,俄罗斯在和平号太空站上进行过一次代号为“旗帜2”号的“人造月亮”实验,在太空展开了人类第一个太阳帆。该次实验获得成功。旗帜2号阳光反射镜装在一个镜包中,由8瓣厚度仅有5微米的超薄镀膜铝片组成,镜瓣之间由32根线连接。镜包打开,依靠自身放置产生的离心力舒展开来,成为一轮人造月亮。这个人造月亮直径为20米,地面光斑直径4000米。当它运行到西欧上空时,恰好是后半夜,它大方地向地面射去了第一缕阳光。可惜由于云层太厚,人们未能详细观察这一不同寻常现象。但很多人都说曾看到一束光亮。试验结束后,反射装置与“进步”号飞船分离。在加拿大的晴朗夜空中,人们可以清晰地看到在天空中“飘扬”的“旗帜2”号,有人还拍下了照片。在此之前,俄罗斯还进行了“旗帜1”号阳光反射镜的地面工程实验。

为什么不在轨道上多转几圈,从而照亮一个或多个 无云黑夜地区呢?
topzdx 发表于 2018-10-12 21:04 | 显示全部楼层
俄罗斯科学家辛苦筹备了五六年的“旗帜2.5”实验失败了,这将使空间照明系统的研制进程大大受挫。实际上,与“旗帜2”实验相比,“旗帜2.5”阳光反射实验无论是试验方法,还是光线反射仪本身的结构,都有了很大改进。俄罗斯科学家表示近期将不会时行类似的“人造月亮”实验。但这并不等于俄罗斯放弃在太空照明系统方面的研究。有消息说,俄罗斯本打算在“旗帜3”计划中研制直径达70米的太阳反射镜,并计划于本世纪初实施,但由于资金问题这一计划被迫搁置。
hyperion 发表于 2018-10-12 21:11 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
貌似根据几何光学分析,反光镜打在地表的光斑直径大约是反射镜与光斑距离的1%,假设在GEO上放反射镜以固定照射某地,那么为了实现0.2LUX的满月照度(光斑直径约两百多公里),就需要大约二百多米的反射镜了,看起来还是能实现的。
kuakeniao 发表于 2018-10-16 11:12 | 显示全部楼层
这个刚好照亮战区

来上几个就可以照亮台湾全岛。


米军、果军:我们有的设备有夜战优势。

PLA:是么?
永远的弗格森 发表于 2018-10-17 13:15 | 显示全部楼层
kuakeniao 发表于 2018-10-16 11:12
这个刚好照亮战区

来上几个就可以照亮台湾全岛。

拉到吧,打几个去GEO花的钱,都够攻台部队人手一个PVS-14了
jiyu_shi 发表于 2018-10-17 14:10 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
照在火星两极冰冠上,蒸发二氧化碳
jiyu_shi 发表于 2018-10-17 17:09 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
给月夜照明
topzdx 发表于 2018-10-18 12:14 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-12 21:11
貌似根据几何光学分析,反光镜打在地表的光斑直径大约是反射镜与光斑距离的1%,假设在GEO上放反射镜以固定 ...

你的光斑直径有距离因素吗?有公式?阳光按平行光估算,还是考虑到有 视直径 ?

按俄方两次试验估算,轨道高度认为是300公里(空间站),光斑(直径)扩散比为 1:200  , 1:240
第2次试验(旗帜2.5) 光斑直径按中位数6公里估算,(如按5公里估算,还是1:200)

如果因为太阳有视直径,从而不平行,加上反射膜表面微小的不平所产生的散射,这种散射就较难聚集(为加强地面某区域的光度)。

(只有多镜,每镜自带姿近控,多镜照射同一区域才能提高光度,这对于不满足于路灯照度的 5分之1 指标的应用,其成本会上升,这不是用折叠结构搞个 大镜面 能轻易解决的)
hyperion 发表于 2018-10-18 12:58 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-18 12:14
你的光斑直径有距离因素吗?有公式?阳光按平行光估算,还是考虑到有 视直径 ?

按俄方两次试验估算, ...

提高亮度其实只需要堆镜面面积即可,因为如果采用GEO轨道的话,因为焦距太远,根本没法实现对太阳光的聚焦(因为太阳光的不平行程度更大),此时用平面镜的效果与聚光镜没有区别,落在地面的光斑几乎一样大,只要镜面够大就行了。如果是LEO反射镜,那倒是可以考虑通过聚焦来提升效果。
hyperion 发表于 2018-10-18 13:01 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-18 12:14
你的光斑直径有距离因素吗?有公式?阳光按平行光估算,还是考虑到有 视直径 ?

按俄方两次试验估算, ...

你仔细想想就会发现,姿控其实没有必要,因为光斑远比镜面大,这样临近镜面只要是平行的,光斑就会覆盖到一起,既然只要平行即可没有聚光调节的必要,那当然只要连在一起就行了嘛。感觉对镜面平整度的要求应该比抛物面天线还低吧?那么参考米帝的150米抛物面电子侦察卫星,150米镜面在GEO轨道上能提供二百公里光斑,光照大约是阳光直射的百万分之一0.1LUX
supsauce 发表于 2018-10-18 14:55 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-18 12:58
提高亮度其实只需要堆镜面面积即可,因为如果采用GEO轨道的话,因为焦距太远,根本没法实现对太阳光的聚 ...

"因为焦距太远,根本没法实现对太阳光的聚焦(因为太阳光的不平行程度更大)"
何解?这和轨道有关系咩?应该都可以近似成平行光/精确解考虑太阳直径吧
原谅我愚钝
还是说你的意思是聚光镜是某种标准几何形状的前提下无法聚光?

hyperion 发表于 2018-10-18 16:54 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2018-10-18 14:55
"因为焦距太远,根本没法实现对太阳光的聚焦(因为太阳光的不平行程度更大)"
何解?这和轨道有关系咩? ...

你这么想呀,聚光镜只能聚焦近似平行光或者在近似在一点聚焦或发散的光,这是为什么呢?很显然如果射来的光是乱向的,那经过聚光镜后依然会是乱向。但在聚光镜的焦距孔径比相对光线乱向度较小的时候,这些乱向的光线被剧烈偏折,在相对较近处聚焦,此时光线乱向度的影响就不大了。但如果聚光镜的焦距孔径比非常大,甚至光线的乱向度还大,那这点偏折就没什么效果了。
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