Фотонные энергетические и технологические установки и системы сегодня – это солнечные электростанции в космосе и на Земле, солнечные тепловые и лазерные ракетные двигатели и энергодвигательные системы космических аппаратов, фотохимические реакторы производства новых конструкционных материалов, фотонные технологические установки наноразмерной обработки модификации свойств вещества, установки разделения изотопов и утилизации промышленных отходов, фотосинтеза и производства водорода, солнечные электростанции и установки теплоснабжения и кондиционирования, и др.

Основные разделы фотонной энергетики и лучевых технологий (в разрезе учебного цикла):

-​ газоразрядная электроника;

-​ основы квантовой электроники и промышленные лазерные установки;

-​ физико-технические основы прямого преобразования фотонной энергии;

-​ физическая электроника преобразователей энергии;

-​ физико-технические основы фотонных энергетических установок;

-​ диагностика и метрология радиационно-газодинамических процессов взаимодействия излучения с веществом;

-​ конверторы фотонной энергии в другие виды и формы энергии;

По этому направлению с участием студентов и аспирантов выполняется целый ряд фундаментальных и поисковых НИР по федеральным целевым программам – «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы», грантам Российского фонда фундаментальных исследований, президента РФ. Основная тематика выполняемых НИР связана с фундаментальными и прикладными исследованиями динамики оптических, теплофизических, транспортных свойств экстремальных состояний вещества в условиях многофакторного воздействия (когерентное и тепловое коротковолновое излучение, гиперзвуковые потоки излучающей плазмы, потоки заряженных и нейтральных частиц), новых методов коллективного ускорения излучающей плазмы и нелинейных радиационно-плазмодинамических эффектов взаимодействия плазменных потоков и излучения с конденсированными, газовыми и плазменными средами.

Модуль многофакторного пучкового воздействия высокой плотности мощности

Многоуровневый поликанальный лазерный комплекс с источником возбуждения лазерной плазмы

ЗАДАЧИ

– Исследование нелинейных оптических, теплофизических и радиационно-газодинамических явлений в ускоренных газово-плазменных потоках сложного химического и ионизационного состава и светоиндуцированных фазовых переходов (конденсированное вещество – газ – плазма), транспортных свойств газово-плазменных сред при многофакторных воздействиях (пучки заряженных и нейтральных частиц, потоки интенсивного теплового и когерентного излучения)

-​ Исследование эффективности комбинированных (фототермических, ударно-волновых и коллективных) процессов и механизмов ускорения газоплазменных потоков высокой плотности мощности в интенсивных световых полях, в том числе – и в «кильватерных волнах» при фемтосекундном лазерном воздействии (Есв >107 В/см)

-​ Исследование процессов генерации мощного высокоэнергетичного когерентного и широкополосного излучения БИК–УФ-диапазона спектра, спектрально-яркостных характеристик источников излучения высокой спектральной яркости; диагностика и метрология потоков мощного теплового и когерентного излучения в зоне воздействия

Выброс излучающей плазмы из протуберанцев Солнца; температура поверхности – 6 кК

-​ Экспериментальные исследования термодинамических, оптических, переносных (транспортных) характеристик плотной плазмы сложного химического и ионизационного состава в неисследованной области экстремально высоких параметров и плотностей вводимых в среду энергий, в том числе – в условиях интенсивных радиационных и ударно-волновых нагрузок и создание баз и банков экспериментальных данных термодинамических, оптических и транспортных характеристик конструкционных материалов и газово-плазменных активных сред фотонных энергодвигательных установок

Солнечное излучение – экологически чистый и возобновляемый источник энергии. Запасы солнечной энергии огромны, годовое количество поступающей на Землю энергии составляет 1,051018 кВтч, из них 21017 кВтч приходится на поверхность суши. Из этого количества энергии 1,621016 кВтч в год могут быть использованы без ущерба для окружающей среды, что эквивалентно сжиганию 21012 т условного топлива (т у.т.) в год. Последняя цифра в 60 раз превышает прогнозируемое на 2020 год производство всех видов энергоресурсов на земном шаре (34,2 млрд т у.т.), поэтому преобразование солнечной энергии – перспективный путь развития энергетики.