28 апреля 2022

Установлен новый рекорд передачи энергии при помощи микроволн

Специалисты Научно-исследовательской лаборатории ВМФ США (US Naval Research Laboratory, NRL) установили новый рекорд в области беспроводной передачи энергии на расстояние. Экспериментальная установка SCOPE-M, развернутая на полигоне US Army Research Field в Мэриленде, обеспечила передачу при помощи микроволнового излучения 1,6 кВт мощности на дистанции чуть более одного километра.

Идея беспроводной передачи энергии на большие расстояния витает в научном сообществе уже более века. К 1970 году эта технология уже приобрела достаточно зрелый вид и стала ключевым компонентом технологии, предложенной американским физиком Джерардом К. О'Нейлом (Gerard K. O'Neil). Предложенная технология заключает в себе строительство огромных космических солнечных коллекторов, преобразователей и излучателей, которые будут передавать собираемую в космосе энергию на Землю в больших количествах.

Принцип всего этого достаточно прост. Солнечная энергия преобразовывается в электричество, которое, в свою очередь, преобразовывается в микроволновое излучение. При помощи излучателей соответствующей формы и конструкции это микроволновое излучение фокусируется на поверхности приемника. Конструкция приемника достаточно проста - это массив дипольных антенн X-диапазона и высокочастотные диоды. Когда электромагнитные волны улавливаются антенной, переменный электрический ток выпрямляется диодами и превращается в готовый для дальнейшего использования постоянный ток.

Система беспроводной передачи энергии была разработана в рамках программы Safe and Continuous Power bEaming - Microwave (SCOPE-M). В ней используется микроволновый луч, частотой 10 ГГц. Эта частота была выбрана из-за того, что на такие радиоволны практически не оказывают влияние погодные условия, во время проливного дождя потери составляют не более 5 процентов. Плюс к этому, излучение такой частоты, согласно международным нормам, безопасно для птиц, животных и людей, и система передачи энергии не нуждается в дополнительных защитных мерах, как, к примеру, подобные системы, построенные на базе мощных лазеров.

Тестирование системы SCOPE-M производилось в двух местах, на полигоне US Army Research Field в Блоссом-Пойнт, Мэриленд, и на экспериментальной площадке Haystack Ultra Wideband Satellite Imaging Radar (HUSIR) Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT). Во время испытаний в Мэриленде система SCOPE-M продемонстрировала уровень эффективности в 60 процентов. В Массачусетсе этот уровень эффективности достигнут не был, зато был получен более высокий средний уровень передачи энергии, другими словами, было передано большее количество энергии.

Разработчики системы SCOPE-M считают, что дальнейшее развитие данной технологии приведет к сооружению крупных орбитальных солнечных электростанций, передающих энергию на Землю непрерывным потоком, 24 часа в сутки, 365 дней в год. Однако, американское Министерство обороны, которое финансирует данный проект, видит в системе SCOPE-M потенциал для передачи энергии подразделениям, действующим на передовой или в отрыве от основных сил, что избавляет от необходимости организации постоянных поставок топлива и других энергоносителей.