Технологии

Микроволновый передатчик энергии смог передать 1,6 кВт по воздуху с расстояния в один километр

Инженеры, отвечающие за проект Scope-M, уже видят себя передающими солнечную энергию прямо на Землю из космоса. В ожидании этого потенциально возможного подвига немного поодаль, им удалось передать энергию мощностью 1,6 кВт по воздуху с расстояния в один километр.

Проект был осуществлен командой из Военно-морской исследовательской лаборатории армии США, а результаты были опубликованы в журнале IEEE Journal of Microwaves. Задача, поставленная перед ними Пентагоном, заключалась в передаче энергии мощностью в 1 кВт на расстояние в один километр с помощью микроволнового луча. Исследователи утверждают, что эксперимент превзошел их ожидания, так как была измерена пиковая мощность в 1,6 кВт, что на 60% выше заданной. Команда описывает успех как "крупнейшую демонстрацию передачи энергии почти за 50 лет", говорится в заявлении ВМС США.

Проект называется Safe and Continuous Power bEaming - Microwave, или SCOPE-M. Он основан на принципе, который далеко не нов: преобразование электромагнитных волн в постоянный ток с помощью антенн, называемых "ректеннами". В последнее время появилось несколько проектов, связанных с использованием волн для транспортировки электроэнергии. ВМС США отмечают, что подобный крупномасштабный эксперимент был проведен в 1970-х годах. "Поставив перед собой эту цель, мы превзошли все показатели, кроме одного, который был продемонстрирован в 1975 году с помощью огромной антенны, расположенной в Калифорнии на объекте НАСА Goldzone, и с гораздо более крупными передатчиком и приемником, чем те, которые мы использовали здесь. Поэтому мы смогли подойти к этому рекорду с гораздо меньшим передатчиком, гораздо меньшим приемником и длиной волны, которая имеет гораздо больше смысла", — объясняет Пол Джаффе, один из исследователей, участвующих в проекте.

Радиочастоты от 1 до 10 ГГц ("микроволновое окно") лучше всего подходят для межзвездных телекоммуникаций. Это происходит потому, что низкие частоты загрязняются шумом от межзвездных электронов, испускающих синхротронное излучение, в то время как более высокие частоты поглощаются атмосферой Земли. В "микроволновом окне" излучение может проходить через галактику без существенного поглощения. В этом окне находятся излучения нейтрального водорода (линия 21 см) и радикала OH, которые могут обозначить общепризнанные частоты межзвездной связи. На ординате - интенсивность шума I ν [мощность, полученная на единицу частоты в интервале].
Учеными была выбрана длина волны 10 гигагерц. Это относится к "микроволновому" окну, которое имеет несколько преимуществ в подобной обстановке. "Мы не хотим использовать слишком высокую частоту, потому что она может начать терять мощность в атмосфере", — объясняет ведущий исследователь Кристофер Роденбек. "10 ГГц - отличный выбор, потому что технология компонентов дешевая и отработанная. Даже во время сильного дождя потеря мощности составляет менее 5%. Его преимущество также в том, что он соответствует международным стандартам безопасности. Как инженеры, мы разрабатываем системы, которые не выйдут за эти пределы безопасности", — говорит Пол Джаффе.

Эта "беспроводная передача" электроэнергии работает следующим образом. Электричество преобразуется в микроволны, которые затем фокусируются узким лучом на приемнике. Этот приемник состоит из так называемых выпрямительных элементов, которые преобразуют волны обратно в постоянный ток. ""SCOPE-M" состоит из десятков тысяч антенн Х-диапазона (примечание редактора: частотный диапазон в радиомикроволновой области электромагнитного спектра). Каждая из этих антенн подключена к небольшому выпрямительному диоду, который преобразует падающую микроволновую энергию в непрерывную электрическую энергию", — объясняют исследователи.

Луч был испытан в двух разных местах - в Мэриленде и в Массачусетсе, в Массачусетском технологическом институте. По словам ученых, эта технология может быть использована для передачи энергии на Землю или от крупных орбитальных солнечных электростанций для обеспечения электроэнергией национальных сетей 24 часа в сутки 365 дней в году. Однако более непосредственным применением может стать передача энергии непосредственно войскам на земле, устраняя необходимость в уязвимых поставках топлива.

Подписывайтесь на нас
Back to top button