Από το ελικόπτερο του Μπράουν στους «Ενεργειακούς Θόλους»: Το Beam Drone και τα Όριά του, ή αλλιώς η ασύρματη μετάδοση ενέργειας που χάνετε σε μεγάλες αποστάσεις από την απορρόφηση της ατμόσφαιρας, το ίδιο πρόβλημα που έχουν τα λέιζερ. Άρθρο τεχνολογίας.

Πριν αναρτήσω το άρθρο να ξέρετε πως υπάρχει ελεύθερη ενέργεια αλλά είναι μικρής ισχύος και ότι έχετε ακούσει για μεταφορά ενέργειας με τον Τέσλα δεν έχει καμία σχέση με αυτήν την μέθοδο και αυτή όμως είναι χαμηλής ισχύος. Η ασύρματη φόρτιση χρησιμοποιείται σε κινητά και drones κυρίως, αλλά να ξέρετε πως η ακτινοβολία αυξάνετε πέριξ αυτών.

Η ασύρματη μετάδοση ισχύος υπόσχεται ώρες στον αέρα, αλλά μόνο όπου υπάρχει χώρος για αυτήν. Τον Οκτώβριο του 1964, ένα μοντέλο ελικοπτέρου παρουσιάστηκε για τον Τύπο στο εργαστήριο της Raytheon κοντά στη Βοστώνη. Τίποτα το ασυνήθιστο, εκτός από το ότι δεν είχε δεξαμενή καυσίμου ή μπαταρία. Μια δέσμη μικροκυμάτων κρατούσε το μηχάνημα ψηλά: ένας επίγειος πομπός χτυπούσε μια κεραία λήψης κάτω από την άτρακτο, η οποία στη συνέχεια τροφοδοτούσε τον ηλεκτροκινητήρα του ρότορα. Ο μηχανικός William Brown έδειξε στους δημοσιογράφους κάτι που κανείς δεν είχε δείξει ποτέ πριν: ένα βαρύτερο από τον αέρα σκάφος που τροφοδοτείται από καθαρή ενέργεια που μεταδίδεται μέσω του αέρα. Έχουν περάσει περισσότερα από εξήντα χρόνια από τότε και η ιδέα έχει φτάσει στο στρατιωτικό πεδίο δοκιμών - μόνο και μόνο για να συναντήσει τον ίδιο τοίχο με τον Brown: δεν είναι ακόμα κατάλληλο για όλα τα drones .

Ενεργειακό ανώτατο όριο

Κάθε αεροσκάφος αποτελεί συμβιβασμό μεταξύ της αποστολής του και των πτητικών του δυνατοτήτων. Όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας ή του καυσίμου, τόσο περισσότερο μπορεί να πετάξει το αεροσκάφος, αλλά τόσο λιγότερος χρόνος είναι διαθέσιμος για αισθητήρες, επικοινωνίες και όπλα. Αυτή η ανταλλαγή είναι ιδιαίτερα έντονη για τα μικρά ηλεκτρικά drones. Ένα τυπικό πολυελικόπτερο έχει χρόνο πτήσης είκοσι έως τριάντα λεπτά, που περιορίζεται όχι από την αεροδυναμική αλλά από την ειδική ενέργεια της μπαταρίας ιόντων λιθίου: ο διπλασιασμός του χρόνου πτήσης του σημαίνει διπλασιασμό του βάρους του αεροσκάφους, επομένως η επιπλέον μπαταρία θα σπαταληθεί για την ανύψωση του δικού του βάρους.

Η πρώτη προφανής λύση σχεδιάστηκε εδώ και πολύ καιρό: η εξαγωγή ενέργειας από το αεροσκάφος και η άφησή της στο έδαφος. Έτσι δημιουργήθηκαν τα δεμένα drones. Το αεροσκάφος κρέμεται από ένα καλώδιο που μεταφέρει ενέργεια και μπορεί να παραμείνει στον αέρα για μέρες. Οι στατικές υπηρεσίες βιντεοεπιτήρησης και αναμετάδοσης επικοινωνιών όπως αυτές αποτελούν εδώ και καιρό μια δημοφιλή επιλογή. Το τίμημα για αυτό είναι το ίδιο το καλώδιο: δένει το drone σε ένα σημείο, περιορίζει το υψόμετρό του και κάνει τους ελιγμούς μια απάτη. Ένα δεμένο drone είναι ουσιαστικά μια κάμερα σε έναν πολύ μακρύ και πολύ ακριβό ιστό.

Αυτό οδήγησε σε μια ιδέα που, στα χαρτιά, μοιάζει σχεδόν απατηλή: αφήστε την πηγή ενέργειας στο έδαφος, αλλά παρατήστε το καλώδιο. Αφήστε την ενέργεια να ρέει προς το drone μέσω του αέρα, μέσω μιας δέσμης. Αυτό δίνει στο drone τόσο την ελευθερία ελιγμών όσο και τον μεγάλο χρόνο πτήσης που προηγουμένως απαιτούσε τη χρήση καλωδίου. Ακούγεται σαν cheat code. Στην πράξη, ωστόσο, πρόκειται για μια μακρά λίστα μηχανικών συμβιβασμών, καθένας από τους οποίους πρέπει να αντιμετωπιστεί ξεχωριστά.

Ελικόπτερο μικροκυμάτων

Αυτή η ιδέα προηγείται των περισσότερων από τους σημερινούς ενθουσιώδεις οπαδούς της. Συνέλαβε τον ίδιο τον William Brown της Raytheon. Το 1961, δημοσίευσε μια εργασία στην οποία πρότεινε ρητά τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω δέσμης μικροκυμάτων και τη σύλληψή της με μια ανορθωτική κεραία, μια rectenna, η οποία μετατρέπει το πεδίο υψηλής συχνότητας ξανά σε συνεχές ρεύμα. Τρία χρόνια αργότερα, κατασκεύασε το ίδιο ελικόπτερο.

Τον Οκτώβριο του 1964, η συσκευή παρουσιάστηκε στο κοινό και στην εθνική τηλεόραση. Ένα σχετικό απόσπασμα προβλήθηκε ακόμη και στην εκπομπή Evening Show του Walter Cronkite. Μια δέσμη 2,45 γιγαχέρτζ χτύπησε μια ορθογώνια διάταξη που αποτελούνταν από αρκετές χιλιάδες διόδους πυριτίου - ένα πάνελ στο μέγεθος ενός μικρού τραπεζιού, περίπου το ένα τρίτο ενός τετραγωνικού μέτρου. Παρήγαγε περίπου διακόσια βατ ισχύος επί του σκάφους, αρκετά για να διατηρήσουν το μοντέλο των δύο κιλών μερικές δεκάδες πόδια (δεκαπέντε έως είκοσι μέτρα) πάνω από την κεραία εκπομπής. Οι εκδοχές ποικίλλουν ελαφρώς, αλλά η ουσία είναι η ίδια: για πρώτη φορά στην ιστορία , ένα αεροσκάφος κρατήθηκε στον αέρα με καθαρή ενέργεια δέσμης. Χωρίς δεξαμενή καυσίμου ή μπαταρία.

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19810018863.pdfhttps://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19680010576.pdfhttps://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19690025525.pdfhttps://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19900000834.pdf

Οι προσπάθειες άρχισαν γρήγορα να αναπτύσσουν την ιδέα από ένα εργαστηριακό παιχνίδι σε μια πρακτική υποδομή. Το 1968, ο μηχανικός Peter Glaser δημοσίευσε μια ιδέα για έναν τροχιακό ηλιακό σταθμό παραγωγής ενέργειας στο Science: ένας γιγάντιος δορυφόρος σε γεωστατική τροχιά θα συνέλεγε ηλιακό φως και θα εξέπεμπε μεγαβάτ προς τα κάτω, χρησιμοποιώντας την ίδια δέσμη μικροκυμάτων, σε μια επίγεια ορθογώνια διάταξη. Στα τέλη της δεκαετίας του 1970, η ιδέα εξετάστηκε σοβαρά: από το 1977 έως το 1980, η NASA και το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ διεξήγαγαν υπολογισμούς στο πλαίσιο ενός ειδικού προγράμματος αξιολόγησης. Το συμπέρασμα ήταν επιφυλακτικό. Η φυσική το επέτρεπε, αλλά η οικονομία και η τεχνολογία εκείνη την εποχή δεν το επέτρεπαν: η εκτόξευση τέτοιων μαζών σε τροχιά ήταν πολύ ακριβή και τα υλικά και τα συστήματα μικροκυμάτων ήταν πολύ ανώριμα. Με αυτό, η «ενέργεια από το διάστημα» τέθηκε στο ράφι, αλλά η τεχνολογία της ακτινοβολούμενης ενέργειας δεν εξαφανίστηκε ποτέ.

Η μελέτη εδώ:

https://www.researchgate.net/figure/William-C-Brown-1916-1999-34_fig5_340620997

Επέστρεψε, αλλά σε διαφορετικό εύρος συχνοτήτων. Στις αρχές της δεκαετίας του 2000 και του 2010, η ιδιωτική εταιρεία LaserMotive αντικατέστησε τα μικροκύματα με λέιζερ και βελτίωσε την παλιά ιδέα σε ένα θεαματικό θέαμα: ένα μικρό τετρακόπτερο αιωρούνταν κάτω από μια δέσμη λέιζερ για όσο διάστημα μπορούσε να αντέξει η επίγεια εγκατάσταση. Αυτό διαφημίστηκε στον Τύπο ως «πρακτικά απεριόριστη» πτήση. Αυτό που παρουσιάζεται σήμερα σε χώρους δοκιμών δεν είναι μια σημαντική ανακάλυψη, αλλά η τελευταία εκδοχή της ίδιας ιδέας. Η ίδια η διατύπωση του ερωτήματος έχει αλλάξει: πριν, το ερώτημα ήταν «είναι καν δυνατό;» τώρα είναι "πόσο μακριά, πόσο αξιόπιστα και υπό τι είδους φωτιά;"

Δοκός αντί για σύρμα

Οι μέθοδοι ασύρματης μετάδοσης ενέργειας σχηματίζουν τρεις οικογένειες, αλλά μόνο δύο από αυτές είναι σχετικές με την πτήση με δέσμη.

Επαγωγή και συντονισμός. Η ενέργεια ρέει μέσω ενός μαγνητικού πεδίου μεταξύ δύο πηνίων. Η απόδοση είναι υψηλή και όλα είναι ασφαλή, αλλά λειτουργεί σε απόσταση περίπου όση είναι το μέγεθος των ίδιων των πηνίων. Για ένα drone, αυτό επιτρέπει την ανέπαφη φόρτιση σε ένα πεδίο προσγείωσης ή ενώ αιωρείται κοντά στον πομπό. Αυτός ο τύπος φόρτισης χωρίς σύνδεση για UAV ερευνήθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 2010 και σήμερα φτάνει σε λύσεις μαζικής παραγωγής, όπως οι ανθεκτικοί στις καιρικές συνθήκες σταθμοί όπου το drone προσγειώνεται αυτόματα. Είναι βολικό, αλλά δεν υπάρχει πραγματική πτήση - είναι απλώς μια αυτόματη πρίζα.

Ραδιοσυχνότητες και μικροκύματα. Η ενέργεια μεταφέρεται από ηλεκτρομαγνητικά κύματα που παράγονται από μια συστοιχία κεραιών και συλλαμβάνονται από μια ενσωματωμένη κεραία. Η εμβέλεια κυμαίνεται από μέτρα έως δεκάδες μέτρα, και με προσεκτική γεωμετρία, ακόμη περισσότερο. Άμεσος απόγονος των πειραμάτων του Μπράουν.

Οπτική, λέιζερ. Η υπέρυθρη δέσμη εστιάζεται στον δέκτη, όπου ένας φωτοηλεκτρικός μετατροπέας, συγγενής ενός ηλιακού πάνελ, μετατρέπει το φως πίσω σε ηλεκτρική ενέργεια. Τα λέιζερ έχουν ένα πλεονέκτημα που δεν έχουν τα ραδιοκύματα: συλλέγουν ενέργεια σε μια μικρή περιοχή ακόμη και σε μεγάλες αποστάσεις. Για ένα drone, όπου κάθε τετραγωνικό δεκατόμετρο της πτέρυγάς του μετράει, αυτό είναι ένα αποφασιστικό πλεονέκτημα.

Αυτά τα δύο τελευταία - τα μικροκύματα και η οπτική - έχουν υιοθετηθεί από τα σύγχρονα στρατιωτικά προγράμματα. Η οπτική επιλέχθηκε έναντι των μικροκυμάτων της Braun λόγω του συμπαγούς της μεγέθους της: ενώ μια δέσμη μικροκυμάτων απαιτεί μια ορθογώνια δέσμη με μέγεθος τετραγωνικού μέτρου, ένα λέιζερ μπορεί να φιλοξενήσει ένα φωτοβολταϊκό πάνελ μεγέθους παλάμης. Το κόστος για το συμπαγές μέγεθος έρχεται με τη μορφή ιδιοτροπίας, αλλά περισσότερα για αυτό αργότερα.

Λουρί υπέρυθρου φωτός

Η πιο αξιοσημείωτη επίδειξη δέσμης ισχύος λέιζερ πραγματοποιήθηκε το καλοκαίρι του 2026. Η PowerLight Technologies διεξήγαγε μια σειρά δοκιμών στο πεδίο βολής Poinsett στην αεροπορική βάση Shaw: ένα επίγειο σύστημα λέιζερ κλάσης κιλοβάτ ανίχνευσε, παρακολούθησε και τροφοδότησε ένα μεγάλο μη επανδρωμένο αεροσκάφος σταθερής πτέρυγας , το K1000ULE, που κατασκευάστηκε από την Kraus Hamdani Aerospace. Το σύστημα διατήρησε το αεροσκάφος σε υψόμετρα έως και περίπου ενάμιση χιλιόμετρο και, σύμφωνα με τους κατασκευαστές, παρείχε επαρκή ισχύ για να υποστηρίξει ώρες αδιάκοπης πτήσης. Οι δοκιμές υποστηρίχθηκαν από την Κεντρική Διοίκηση των ΗΠΑ, επομένως αυτό δεν ήταν πλέον ένα εργαστηριακό κόλπο, αλλά μια πρακτική δοκιμή.

Το πρόγραμμα POWER της DARPA πήγε ακόμη πιο μακριά σε εμβέλεια. Σε δοκιμές στο Νέο Μεξικό, το λέιζερ μετέδωσε πάνω από 800 watt σε απόσταση 8,6 χιλιομέτρων και πάνω από ένα megajoule ενέργειας πέρασε από τη δέσμη κατά τη διάρκεια της εκστρατείας. Ο δέκτης είναι κομψά σχεδιασμένος: ένα συμπαγές παράθυρο εισόδου και ένας εσωτερικός παραβολικός καθρέφτης που συλλέγει το φως που καταγράφεται και το εστιάζει σε μια σειρά από φωτοκύτταρα. Η DARPA σημείωσε επίσης την υψηλή απόδοση του κυκλώματος, από την ηλεκτρική ενέργεια που τροφοδοτείται στο λέιζερ έως την ηλεκτρική ενέργεια που συλλέγεται από τον δέκτη: σε μικρές αποστάσεις, έφτασε περίπου το 20%. Αυτό είναι ένα πολύ υψηλό ποσοστό για ασύρματη μετάδοση.

Και εδώ χρειάζεται μια προειδοποίηση, χωρίς την οποία η εικόνα γίνεται διαφημιστική εκστρατεία. Αυτά τα ποσοστά ισχύουν για μικρές αποστάσεις, όχι για χιλιόμετρα ρεκόρ. Καθώς η απόσταση αυξάνεται, η δέσμη αποκλίνει, η ατμόσφαιρα τη διασκορπίζει και η απόδοση μειώνεται. Το λέιζερ απαιτεί καθαρή οπτική επαφή: τα σύννεφα, ο καπνός και τα πυκνά αερολύματα αποδυναμώνουν ή διαταράσσουν τη μετάδοση. Τα ωραία λόγια για την «ουσιαστικά απεριόριστη» πτήση ισχύουν μέχρι το πρώτο σύννεφο και εφόσον ο επίγειος πομπός παραμένει άθικτος. Η συσκευή δεν έχει γίνει αυτόνομη - είναι απλώς δεμένη στη δεξαμενή για μια δέσμη. Έχει περισσότερη ελευθερία, όχι ανεξαρτησία.

Φούρνοι μικροκυμάτων και δίκτυο ραδιοσυχνοτήτων

Τα λέιζερ δεν είναι η μόνη απάντηση, και οι παρακείμενες λύσεις έχουν τη δική τους λογική. Ούτε ο κλάδος των μικροκυμάτων, από όπου ξεκίνησαν όλα, έχει καταλήξει πουθενά.

Σύμφωνα με πληροφορίες, έχει δοκιμαστεί δημόσια στην Κίνα. Σε μια επίδειξη, ένα κινητό σύστημα μικροκυμάτων σε τροχοφόρο πλαίσιο τροφοδότησε ένα drone σταθερών πτερύγων μέσω μιας συστοιχίας κεραιών κάτω από την άτρακτο, διατηρώντας το σε υψόμετρο περίπου 15 μέτρων για αρκετές συνεχόμενες ώρες. Το πιο ενδιαφέρον εδώ δεν είναι καν το υψόμετρο ή ο χρόνος, αλλά το γεγονός ότι η δέσμη ήταν κλειδωμένη σε έναν κινούμενο στόχο, με τόσο το drone όσο και τον ίδιο τον πομπό να μπορούν να κινούνται. Η ακριβής καθοδήγηση εξασφαλίστηκε από δεδομένα δορυφορικής πλοήγησης, παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και ενσωματωμένους αλγόριθμους που ρύθμιζαν ταυτόχρονα τόσο τη θέση του drone όσο και την κατεύθυνση της δέσμης. Το αντάλλαγμα εδώ είναι λογικό: τα μικροκύματα είναι σχεδόν άτρωτα στις καιρικές συνθήκες, στις οποίες τα λέιζερ είναι τόσο επιδέξια, αλλά έχουν κόστος σε εμβέλεια και μέγεθος κεραίας - την ίδια Braun rectenna, η οποία πρέπει να στεγάζεται κάπου στο όχημα.

Η Reach επέδειξε μια διαφορετική προσέγγιση στο έργο της στο πλαίσιο σύμβασης με την DARPA. Αντί για έναν μόνο ισχυρό πομπό, χρησιμοποιεί ένα δίκτυο τεσσάρων συντονισμένων πομπών που λειτουργούν ως μία ενιαία μονάδα. Σύμφωνα με τα δεδομένα επίδειξης, παρέδωσαν περίπου 256 watt στο τετρακόπτερο, εκ των οποίων περίπου 50 watt έφτασαν στον δέκτη σε απόσταση αρκετών μέτρων. Η εμβέλεια είναι μέτρια, αλλά η ίδια η αρχή είναι πιο σημαντική: πολλαπλοί πομποί συνδυάζουν την ισχύ τους και υποστηρίζουν ο ένας τον άλλον. Εάν ο ένας αποτύχει, οι άλλοι αντισταθμίζουν. Δεν υπάρχει μοναδικό σημείο βλάβης και, για ένα σύστημα που λειτουργεί υπό πυρά, αυτό είναι ίσως το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό.

Αναδύεται μια δίκαιη ανταλλαγή. Τα λέιζερ προσφέρουν εμβέλεια και πυκνότητα ισχύος σε έναν μικροσκοπικό δέκτη, αλλά είναι ευαίσθητα στις καιρικές συνθήκες και απαιτούν ακριβή στόχευση. Τα μικροκύματα και τα ραδιοκύματα ανέχονται τα σύννεφα και τον καπνό, αλλά περιορίζονται από την εμβέλεια και το μέγεθος του ορθογώνιου, το οποίο πρέπει να τοποθετηθεί κάπου στο όχημα, όπου η πτέρυγα και η άτρακτος είναι ήδη κατειλημμένες από αεροδυναμική και αισθητήρες. Δεν υπάρχει καθολικός νικητής, υπάρχουν διαφορετικές θέσεις.

Όπου η δέσμη είναι άνευ νοήματος

Ανάμεσα σε εντυπωσιακά αρχεία, είναι εύκολο να ξεχάσει κανείς μια απλή ερώτηση: για ποια drones έχει νόημα αυτό;

Η μετάδοση ενέργειας μέσω δέσμης είναι πιο ωφέλιμη όταν το drone πρέπει να αιωρείται πάνω από μια ενιαία περιοχή για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Μικρά αεροσκάφη αναγνώρισης, ασφάλεια περιμέτρου βάσης, ένας αισθητήρας αιώρησης ή ένα ρελέ επικοινωνιών πάνω από μια εγκατάσταση - αυτές είναι όλες οι περιοχές όπου η ισχύς μέσω δέσμης είναι πιο χρήσιμη. Το πρόγραμμα μικρών drone με λέιζερ του Στρατού στοχεύει ρητά να διπλασιάσει τουλάχιστον τον χρόνο πτήσης του, μεταδίδοντας τουλάχιστον 100 watt σε μια εμβέλεια 500 μέτρων κατά τη διάρκεια μιας τυπικής αποστολής αναγνώρισης. Για ένα drone που παραμένει στον αέρα για μισή ώρα, αυτή είναι μια αλλαγή καθεστώτος: αντί για ένα καρουζέλ από πολλά drones που πετούν και προσγειώνονται εκ περιτροπής για να ορμήσουν, ένα ή δύο drones περιπολούν την περιοχή σχεδόν συνεχώς.

Και εκεί ξεκινούν τα όρια. Μια δέσμη δεν θα βοηθήσει ένα drone να χτυπήσει βαθιά πίσω από τις πρώτες γραμμές: το ηλεκτρικό του δίκτυο δεν θα φτάσει εκεί και ένας πομπός στο πλάι του θα περιορίσει σοβαρά τόσο την εμβέλεια όσο και την ευελιξία του. Η κατασκευή ενός σύνθετου δέκτη για ένα drone καμικάζι μιας χρήσης είναι οικονομικά άσκοπη — είναι φθηνότερο να τον γεμίσετε απλώς με μια μπαταρία ή καύσιμο για τις λίγες ώρες που διαρκεί. Η φυσική αποτελεί εμπόδιο για τα drone υψηλής ταχύτητας: τα θερμικά και αεροδυναμικά φορτία είναι ελάχιστα συμβατά με έναν ευαίσθητο δέκτη ισχύος και η διατήρηση μιας στενής δέσμης σε έναν τέτοιο στόχο είναι σχεδόν αδύνατη. Για αυτήν την κατηγορία drones, οι γνωστοί κινητήρες και οι δεξαμενές καυσίμου θα παραμείνουν στη θέση τους.

Υπάρχει όμως και ένα μειονέκτημα. Μόλις ένα drone προσγειωθεί στη δέσμη, ο ίδιος ο πομπός γίνεται ο στόχος. Μια ισχυρή μονάδα λέιζερ ή μικροκυμάτων λάμπει στον αέρα και μέσω της οπτικής, ορατή, και επομένως μπορεί να στοχεύσει με όπλα . Καταστρέψτε τον κόμβο και όλα όσα τροφοδοτούνται από αυτόν σβήνουν αμέσως. Ένα ξεχωριστό πεδίο μάχης αναδύεται: όχι μόνο για τον ουρανό και τα ερτζιανά κύματα, αλλά και για πηγές ενέργειας. Και εδώ, κατά τη γνώμη μου, βρίσκεται το κύριο αλίευμα ολόκληρης της ιδέας. Το σύρμα που είναι τόσο πρόθυμοι να πετάξουν εκτείνεται ειλικρινά σε κάθε drone ξεχωριστά. Η δέσμη, ωστόσο, συγκλίνει ολόκληρο τον σύνδεσμο σε ένα μόνο φωτεινό σημείο στο έδαφος — καθιστώντας το έναν ζουμερό στόχο. Δεν εξαλείφουμε τόσο ένα τρωτό σημείο, όσο το ενοποιούμε σε έναν μόνο κόμβο και τον φωτίζουμε με προβολείς. Το αν αυτός ο κόμβος θα αντέξει σε ένα πραγματικό πεδίο μάχης είναι ένα ερώτημα στο οποίο κανείς δεν έχει ακόμη απαντήσει με ειλικρίνεια, και τα χαρούμενα δελτία τύπου το αποφεύγουν επιμελώς.

Υβριδικός Ουρανός

Αυτό δείχνει πόσο καιρό μπορεί να λειτουργήσει ένα κανάλι ενέργειας λέιζερ. Το πείραμα SWELL του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) διατήρησε τη μετάδοση για πάνω από 100 συνεχόμενες ημέρες - αν και με μόλις 1,5 watt, εμβέλεια 1,5 μέτρου και απόδοση περίπου 11%. Η ισχύς εξόδου είναι συμβολική, αλλά αυτό που δοκιμάστηκε ήταν η ικανότητα του καναλιού να λειτουργεί για μήνες χωρίς διακοπή σε ένα σκληρό περιβάλλον. Αυτή είναι ακριβώς η ικανότητα που απαιτείται για λειτουργία 24/7.

Το μέλλον της τροφοδοσίας των μη επανδρωμένων αεροσκαφών πιθανότατα θα είναι υβριδικό. Τα καύσιμα και οι μπαταρίες θα παραμείνουν αποκλειστικά για αποστολές κρούσης και μεγάλης εμβέλειας, ενώ η μετάδοση ενέργειας μέσω δέσμης θα βρει τη θέση της - μια συνεχή παρουσία σε κρίσιμες περιοχές. Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 2030, οι «θόλοι ενέργειας» πάνω από βάσεις και λιμάνια και διαδρόμους κατά μήκος των θαλάσσιων συνόρων, όπου ένα μικρό αναγνωριστικό αεροσκάφος μπορεί να διατηρείται στον αέρα με ενέργεια μέσω δέσμης για μέρες ολόκληρες, είναι απολύτως εφικτοί. Ουσιαστικά, αυτή είναι η ίδια ιδέα που προώθησε το ελικόπτερο του Μπράουν το 1964, μόνο που έχει εξελιχθεί από εργαστηριακή εγκατάσταση σε στοιχείο υποδομής μάχης. Και ευάλωτος ακριβώς στο ίδιο σημείο όπως και πριν: αρκεί ο πομπός που λάμπει στον ουρανό να είναι άθικτος.

https://link.springer.com/article/10.1557/mre.2014.6

Περίληψη

Αυτό το άρθρο ανασκόπησης παρέχει την τρέχουσα έρευνα και ανάπτυξη της συσκευής rectenna και των δύο κύριων συστατικών της - της κεραίας και του ανορθωτή. Επιπλέον, παρουσιάζεται επίσης η ιστορία, οι τάσεις απόδοσης και ο κοινωνικοοικονομικός αντίκτυπος της έρευνάς της.

Η rectenna (RECTifying antENNA), η οποία επιδείχθηκε για πρώτη φορά από τον William C. Brown το 1964 ως δέκτης για μετάδοση ισχύος μικροκυμάτων, διερευνάται πλέον ολοένα και περισσότερο ως μέσο συλλογής ηλιακής ακτινοβολίας. Αξιοποιώντας την αναπτυσσόμενη αγορά φωτοβολταϊκών, η ελκυστικότητα της ιδέας της rectenna έγκειται στις δυνατότητες για συσκευές που, θεωρητικά, δεν περιορίζονται σε απόδοση από το όριο Shockley-Queisser. Σε αυτήν την ανασκόπηση, διερευνάται η ιστορία και η λειτουργία αυτής της 40χρονης ιδέας συσκευής στο πλαίσιο της μετάδοσης ισχύος και το συνεχώς αυξανόμενο ενδιαφέρον για τις πιθανές εφαρμογές της σε συχνότητες terahertz, μέσω των υπέρυθρων και ορατών φασμάτων. Πρόσφατες προσεγγίσεις μοντελοποίησης που έχουν προβλέψει αμφιλεγόμενα υψηλές τιμές απόδοσης σε αυτές τις συχνότητες εξετάζονται κριτικά. Προτείνεται ότι για να αξιοποιηθούν όλες οι υποσχόμενες δυνατότητες της ιδέας της ηλιακής κεραίας, υπάρχει ανάγκη βελτίωσης κάθε συστατικού μέρους πέρα ​​από την τρέχουσα βέλτιστη απόδοση, με τις υπάρχουσες κεραίες νανομετρικής κλίμακας, τις λύσεις ανόρθωσης και αντιστοίχισης σύνθετης αντίστασης να μην επαρκούν για την απαραίτητη απόδοση σε συχνότητες terahertz. Εξετάζονται οι πρόοδοι στην κατασκευή, τον χαρακτηρισμό και την κατανόηση της κεραίας και του ανορθωτή και συνοψίζονται οι κοινές προσεγγίσεις σχεδιασμού ηλιακών κεραιών. Τέλος, συζητείται ο κοινωνικοοικονομικός αντίκτυπος της επιτυχίας σε αυτόν τον τομέα και προτείνονται μελλοντικές εργασίες.