DARPA передала 800 ват електроенергії лазером на 8,6 км

Американське агентство DARPA, відповідальне за розробку передових технологій для військових потреб, досягло вражаючого прориву у сфері безпровідної передачі енергії. Дослідники успішно передали понад 800 ват електричної потужності через атмосферу на відстань 8,6 кілометра, використовуючи лазерний промінь. Для демонстрації практичного застосування переданої енергії команда навіть приготувала попкорн.

Цей експеримент є частиною програми DARPA під назвою Persistent Optical Wireless Energy Relay або POWER. Програма має на меті зробити доставку енергії такою ж мобільною та миттєвою, як бездротовий зв'язок. У майбутньому ця технологія може забезпечувати електроенергією військові бази, зони стихійних лих або віддалені установки. Хоча такий підхід менш ефективний порівняно з передачею електрики через дроти, він пропонує альтернативу там, де дроти відсутні, особливо в мобільних або високоризикових ситуаціях, де логістика важливіша за ефективність.

Принцип роботи технології полягає у перетворенні електрики на лазерне світло. Це світло передається через атмосферу та потрапляє на параболічне дзеркало, яке відбиває його на десятки фотоелектричних елементів. Ці фотоелектричні елементи знову перетворюють лазерну енергію на придатну для використання електричну потужність.

Основною проблемою залишається атмосфера. Навіть за ідеальних умов кожен етап процесу вносить неефективність, а атмосферне розсіювання, поглинання та проблеми з вирівнюванням ще більше зменшують загальну кількість енергії, що доставляється, порівняно з тією, що надсилається. Нещодавня демонстрація DARPA досягла понад 20 відсотків ефективності на коротких відстанях, що є абсолютно вражаючим результатом, але це все ще значно менше за 95-відсоткову ефективність більшості систем передачі електроенергії.

Ключова інновація полягає у захопленні променя з мінімальною втратою світла та швидким і надійним перетворенням навіть на великих відстанях і через щільну атмосферу. Масштаб також є гнучким. Та сама технологія приймача може колись бути встановлена на дронах, транспортних засобах або віддалених станціях, будь-де, де отримання електроенергії є складним або небезпечним.

Попередній найбільший зареєстрований рекорд відстані для значної кількості потужності становив 230 ват середньої потужності на 1,7 кілометра протягом 25 секунд. Також був інший експеримент з нерозкритою кількістю потужності на 3,7 кілометра. Поточне досягнення є більшим не лише за відстанню, але й за потужністю.

Під час рекордного тесту команда DARPA успішно передала понад 800 ват потужності на відстань 8,6 кілометра. Це приблизно така ж кількість енергії, яка потрібна для роботи мікрохвильової печі, тостера або невеликого віконного кондиціонера.

Протягом повної серії тестів вони передали загалом понад один мегаджоуль енергії. Щоб пояснити це простими словами, цієї енергії достатньо, щоб закип'ятити близько 10 літрів води або повністю зарядити ноутбук 25 разів. Фактично команда використала енергію для приготування попкорну, що є відсиланням до фільму 1985 року «Справжній геній», де лазер використовувався для приготування попкорну в цілій кімнаті.

Для тесту команда розмістила як передавач, так і приймач на землі, що означає, що промінь мав пройти через найтовщу частину атмосфери, що є набагато складнішим тестом, ніж передача прямо вгору в небо.

Керівник програми Пол Джаффе пояснює: «Набагато легше надсилати енергетичний промінь прямо вгору або вниз відносно землі, оскільки через атмосферу потрібно пробиватися набагато менше. Для PRAD ми хотіли провести тестування за максимального впливу атмосферних ефектів».

Після підтвердження результатів Джаффе заявив: «Безсумнівно, ми абсолютно перевершили всі раніше зареєстровані демонстрації оптичної передачі потужності за потужністю та відстанню».

DARPA вже готується до другої фази, яка досліджуватиме ще більш амбітні цілі: додавання ретрансляційних станцій, передачу потужності вертикально та перехід від прототипів до реальних застосувань.

Цей рекордний лазерний експеримент є найяснішим сигналом того, що передача потужності залишає сферу фантастики та входить до арсеналу реальних енергетичних рішень.

Джаффе зазначив: «Ця демонстрація зруйнувала хибні уявлення про межі технології передачі потужності, і вона вже спонукає промисловість переосмислити те, що можливо».

Робота ще не була опублікована в рецензованому журналі, але результати вже привертають увагу наукової спільноти та промисловості. Технологія може революціонізувати спосіб доставки енергії в найвіддаленіші куточки планети, де традиційна інфраструктура неможлива або занадто дорога.