انتقال توان 1.6 کیلووات به صورت بی‌سیم توسط ارتش آمریکا!

خبر بسیار جالبی که تازگی منتشرشده، رونمایی نیروی دریایی ارتش ایالات‌متحده آمریکا از آزمایش موفقیت‌آمیز خود درزمینه انتقال انرژی بی‌سیم است! چالشی که حدود دو قرن پیش و با ایده‌پردازی‌های نیکولا تسلا مطرح شد و برای مدت زیادی غیرممکن به نظر می‌رسید. نکته بسیار جالب دیگر در مورد این دستاورد جدید این است که تکنولوژی حاضر کاملاً برای موجودات زنده بی‌خطر و استفاده از آن امن است. برای جزییات بیشتر با سیسوگ همراه باشید.

پروژه انتقال انرژی بی‌سیم که بانام SCOPE-M (یا انتقال تابشی توان به‌صورت مستمر و ایمن) شناخته می‌شود، توسط آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی ارتش آمریکا (NRL) توسعه داده‌شده است. طبق توصیف محققین این رونمایی، بزرگ‌ترین دستاورد در این زمینه، طی پنجاه سال اخیر بوده است. آن‌ها موفق شدند که توانی به میزان 1.6kW را از فاصله‌ای بیش از یک کیلومتر به‌وسیله اشعه مایکروویو منتقل کنند.

کار از کجا شروع شد؟

همان‌طور که گفته شد، ایده انتقال انرژی بی‌سیم از مدت‌ها پیش وجود داشته است. در دهه 1970 میلادی، فناوری در این زمین بالاخره به‌اندازه‌ای پیشرفت کرد که Gerard K. O’Neil، فیزیکدان آمریکایی، ایده  ایجاد نیروگاه‌هایی فضایی برای دریافت انرژی خورشیدی و سپس ارسال بی‌سیم این انرژی به زمین را مطرح کرد.

انتقال انرژی بی‌سیم چگونه صورت می‌گیرد؟

اما بپردازیم به اصول این پروژه که ساده هم به نظر می‌رسد. اتفاقی که می‌افتد این است که در سمت مبدأ، الکتریسیته به امواج مایکروویو تبدیل‌شده و سپس در یک اشعه باریک متمرکز می‌شود. درنهایت این اشعه را به‌سوی گیرنده می‌تابانند. خود گیرنده نیز از اجزایی به اسم “Rectenna Elements” یا آنتن یک‌سوساز تشکیل‌شده است. عناصر گفته‌شده درواقع قطعه بسیار ساده‌ای هستند که از یک آنتن دوقطبی x-band و یک دیود RF تشکیل‌شده‌اند. وقتی‌که موج ماکروویو به یک Rectenna برخورد می‌کند، این عنصر تولید جریان DC خواهد کرد.

باوجود شک و شبهه‌هایی که مورد این روش انتقال توان وجود داشت، تحقیقات حاضر نشان می‌دهند که انتقال توان با تابش امواج مایکروویو بسیار بهینه است. تا جایی که سازمان دفاع آمریکا به تیم تحقیقاتی NRL به سرپرستی Cristopher Rodenbeck، وظیفه توسعه پروژه SCOPE-M را سپرده است. هدف این پروژه نیز، آزمایش امکان استفاده و کاربرد عملی این فناوری است.

اشعه مایکروویو

آزمایش پروژه SCOPE-M در دو نقطه مکانی مختلف آزمایش‌شده است. مکان اول در پایگاه تحقیقاتی Blossom Point در Maryland و دیگری در MIT ماساچوست. فرکانس انتخاب‌شده برای موج، 10GHz بوده است که دلایل آن‌ها در ادامه متوجه می‌شویم. یکی از مزیت‌های مهم استفاده از این فرکانس، امکان انتقال توان در شرایط آب و هوایی نامناسب مثل باران شدید و با اتلاف توانی کمتر از 5 درصد است. دلیل مهم دیگر این است که طبق استاندارد بین‌المللی، انتقال توان با این فرکانس هیچ آسیبی به پرندگان، حیوانات و انسان‌های حاضر در محدوده، نمی‌رساند و از این نظر کاملاً ایمن است. این در حالی است که در سیستم‌های قدیمی‌تر که بر پایه اشعه لیزر کار می‌کردند در صورت اینکه موجود زنده‌ای در مقابل مسیر انتقال توان قرار می‌گرفت، به دلیل خطر بالای این اشعه، انتقال توان به‌صورت خودکار قطع می‌شد. با دستاورد حاضر، بدون نگرانی از خطر تهدید موجودات زنده، می‌توان به‌صورت مستمر، توان را منتقل کرد.

در آزمایش‌های انجام‌شده در Maryland، عملیات انتقال توان با بهینگی 60 درصد انجام شد. اما در آزمایش‌های ماساچوست بااینکه به همان پیک توانی دست پیدا نکردند، سطح میانگین توان دریافتی بالاتر بود و درنتیجه انرژی بیشتری منتقل شد.

چشم انداز پروژه SCOPE-M

ممکن است در آینده شاهد استفاده از فناوری SCOPE-M برای انتقال توان در فواصل طولانی باشیم. و حتی مشابه ایده‌ای که گفته شد از یک ماهواره‌ای که انرژی خورشیدی را دریافت می‌کند، توان را به زمین ارسال کنیم. یک مزیت بسیار قابل‌توجه این روش نسبت به منابع انرژی تجدید پذیری فعلی، این است که برخلاف تمام آن‌ها می‌تواند به‌صورت 24 ساعته و در تمام سال انرژی را تأمین کند.

بااین‌وجود یکی از کاربردهای عملی‌تر و نزدیک‌تر این پروژه که وزارت دفاع نیز مدنظر دارد، انتقال توان به نیروهای نظامی در میادین جنگی است که درنتیجه آن‌ها را از عمل پرهزینه و پرخطر انتقال سوخت بی‌نیاز می‌کند.

طبق گفته Brian Tierney، یکی از مهندسین الکترونیک پروژه SCOPE_M :

اگرچه SCOPE-M در آزمایش‌های فعلی تنها موفق به انتقال توان روی سطح زمین شده است اما اثباتی بر این امر است که ایده انتقال توان از فضا به‌صورت تابشی، امکان‌پذیر خواهد بود.

مزیت اصلی چنین انتقال توانی از فضا، کاهش وابستگی نیروهای نظامی به منابع سوخت است که همواره نسبت به حمله آسیب‌پذیر هستند.

   در ویدیوی زیر می‌توانید تصاویری از پروژه SCOPE-M و جزییات این فناوری را مشاهده کنید:

منبع