В воздухе на километре передано 1,6 кВт энергии микроволнами

Разработчики проекта Scope-M уже представляют, как будут передавать солнечную энергию прямо на Землю из космоса. Пока же, немногим позже этого потенциального достижения, им удалось передать энергию мощностью 1,6 кВт по воздуху на расстояние в один километр.

Команда из Военно-морской исследовательской лаборатории армии США реализовала проект, результаты которого опубликованы в журнале. Пентагон поставил перед исследователями задачу передать энергию мощностью 1 кВт на расстояние в один километр с помощью микроволнового луча. Исследователи утверждают, что эксперимент превзошел их ожидания: 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 носит название «Безопасное и непрерывное передача мощности bEaming — Микроволны» или SCOPE-M. Его основано на давно известном принципе: преобразование электромагнитных волн в постоянный ток с помощью антенн, называемых «ректеннами». Недавно появилось несколько проектов по использованию волн для транспортировки энергии. Военно-морской флот США отмечает, что подобный масштабный эксперимент проводился в 1970-х годах. Определив задачу, превзошли все показатели, кроме одного, установленного в 1975 году на объекте НАСА Goldzone в Калифорнии. Тогда использовалась большая антенна, более мощный передатчик и приемник по сравнению с нашими. Тем не менее, мы подобрались к этому рекорду с меньшими передатчиком и приемником при иной длине волны. — Объясняет Пол Джаффе, один из участников проекта.

Радиочастоты от 1 до 10 гигагерц («микроволновое окно») оптимальны для межзвездных телекоммуникаций. Низкие частоты подвержены загрязнению шумом от межзвездных электронов, выделяющих синхротронное излучение, а высокие — поглощаются атмосферой Земли. В «микроволновом окне» излучение проходит через галактику без существенного поглощения. В этом диапазоне находятся излучения нейтрального водорода (линия 21 см) и радикала OH, которые могут служить общепризнанными частотами межзвездной связи. На оси ординат — интенсивность шума I ν [мощность, полученная на единицу частоты в интервале].
В ходе исследования учёные остановились на длине волны в 10 гигагерц. Такой выбор обусловлен принадлежностью данной частоты к «микроволновому» окну, обладающему рядом преимуществ в данной ситуации. Слишком высокая частота может снижать мощь в атмосфере, поэтому мы её избегаем. — говорит руководитель исследований Кристофер Роденбек. 10 ГГц – хороший вариант из-за доступности и отлаженности технологии компонентов. В сильный дождь сигнал теряет мощность менее чем на 5%. Еще одно преимущество — соответствие международным стандартам безопасности. Как инженеры, разрабатываем системы, не превышающие пределы безопасности. «, — говорит Пол Джаффе.

Беспроводная передача электроэнергии работает следующим образом: электричество превращается в микроволны, которые затем фокусируются узким лучом на приемнике. Приемник включает выпрямительные элементы, которые преобразуют волны обратно в постоянный ток. «SCOPE-M» объединяет десятки тысяч антенн Х-диапазона. Каждая из них соединена с миниатюрным выпрямителем, который переводит падающую микроволновую энергию в постоянный ток. «, — объясняют исследователи.

Луч испытали в двух локациях: Мэриленде и Массачусетсе (в Массачусетском технологическом институте). Ученые утверждают, что эту технологию можно применять для передачи энергии на Землю или с крупных орбитальных солнечных электростанций для обеспечения национальных сетей электроэнергией круглосуточно. Более прямое применение — передача энергии непосредственно войскам в полевых условиях, исключая необходимость уязвимых поставок топлива.