Електрична енергија из ласерског снопа: ДАРПА ПОВЕР истраживачки програм
Планови за програм ПОВЕР. У првој фази ће тестирати пренос енергије између земаљских објеката, а затим ће почети са увођењем ваздушних компоненти
Америчка војска, као и свака друга модерна војска, критично зависи од снабдевања електричном енергијом. У зависности од локације, јединице и јединице добијају електричну енергију из постојеће инфраструктуре или из сопствених мобилних електрана. У последњем случају, снабдевање горивом може бити повезано са потешкоћама и ризицима. С тим у вези, потрага за новим принципима производње или преноса енергије траје већ дуже време. Дакле, агенција ДАРПА сада спроводи програм ПОВЕР током којег проучава могућност преношења енергије помоћу ласерског зрака.
Бежична енергија
Почетком октобра 2022. ДАРПА је први пут објавила покретање новог програма истраживања енергије. Студија је названа Персистент Оптицал Вирелесс Енерги Релаи, или скраћено ПОВЕР.
До првог отвореног помињања теме ПОВЕР, стручњаци Агенције су израдили општи концепт и идентификовали области за даљи рад. Усвојили су и план који предвиђа неколико фаза развоја.
Као што назив говори, циљ програма је проналажење и развој технологија за пренос енергије „преко ваздуха” помоћу оптичких средстава. Претпоставља се да ће уз одговарајући ниво развоја такви уређаји моћи да обезбеде пренос значајних снага до потребних опсега. Повољним развојем пројекта, по комбинацији техничких и експлоатационих карактеристика, ПОВЕР систем би требало да надмаши постојеће методе и средства - копнене далеководе или дизел генераторе у комбинацији са аутоцистернама.
Могућа појава репетитора без посаде
Програм истраживања је подељен у неколико фаза. У првој фази показаће суштинску могућност решавања главног проблема, као и пронаћи оптималне компоненте и средства. Следеће две фазе предвиђају даљи развој и скалирање ових технологија са приступом индикаторима који омогућавају имплементацију система у рад.
Познато је да је једно од одељења агенције ДАРПА ангажовано на програму ПОВЕР. Још није прецизирано да ли су у то биле укључене и друге организације и предузећа. Осим тога, због укупне сложености постављених задатака, Агенција не може да наведе ни оквирни датум завршетка радова и евентуалног почетка рада готовог система.
Технички аспекти
Програм ПОВЕР предлаже развој система за пренос електричне енергије заснованог на неколико компоненти. Такав систем треба да садржи предајну и пријемну станицу, као и, ако је потребно, међурепетиторе. У зависности од специфичних потреба купца, компоненте система морају имати различите дизајне и карактеристике.
Предлаже се да се предајна станица налази у близини извора струје или повезане инфраструктуре. Главни елемент такве станице је ласер са довољном снагом зрачења и могућношћу дуготрајног континуираног рада. Станица мора да претвара електричну енергију из мреже / из генератора у ласерски зрак. Уз помоћ одговарајуће оптике, предлаже се да се сноп усмери ка пријемнику.
Пријемна станица, заузврат, мора да ухвати ласерски сноп својим соларним панелима и претвори светлосну енергију у електричну енергију. Даље, електрична енергија се може дистрибуирати међу потрошачима.
Систем предајних и пријемних станица може да функционише само унутар видног поља. За пренос енергије на велике удаљености, предлаже се укључивање средњих репетитора у систем. Биће то нека врста система способног да прими ласерски сноп и да га даље преноси – услед рефлексије или конверзије кроз електрични систем.
Дакле, када креирају ПОВЕР систем, стручњаци ДАРПА-е и сродне организације мораће да реше неколико инжењерских проблема различите сложености. На пример, стварање ласерског емитера велике снаге са прецизним навођењем зрака је веома стваран задатак. У Сједињеним Америчким Државама створено је више сличних војних система, а стечено искуство ће помоћи у новом пројекту. Пријемна станица је такође прилично једноставна.
Највеће потешкоће се очекују при креирању репетитора, као и платформи за њих. Могу се изводити на бази беспилотних летелица способних да дуго бораве на једном месту и обезбеђују пренос енергије. Можда ће бити потребно развити потпуно нове беспилотне летелице са жељеним карактеристикама и могућностима.
Посебан задатак је развој стварног уређаја за преусмеравање зрака на следећи репетитор или на пријемну станицу. За то у будућности желе да користе оптичке системе са огледалима и сочивима способним да усмере зрак и додатно га фокусирају. Као привремено решење може се користити систем са соларним панелом и ласером.
Америчко војно особље покреће компактни генератор
Без обзира на начин преноса, систему су потребна тачна упутства о свим средствима, примарним и средњим. Ако дође до пропуста у било којој фази преноса, пријемна станица ће изгубити сноп и оставити потрошаче без струје.
Тестирање и развој ПОВЕР система одвијаће се у три фазе, како нове компоненте и уређаји буду доступни. Тако ће експерименти почети са преносом електричне енергије између земаљских станица на ограниченом растојању. Тада ће у тестове бити укључене нове беспилотне летелице. Вероватно ће се у овој фази користити посредна конверзија зрака у електричну енергију и обрнуто.
Коначно, у трећој фази почеће тестирање комплетног система. Од предајне до пријемне станице, ласерски зрак ће проћи кроз оптичке системе на средњим беспилотним летелицама. Наравно, ако је могуће креирати такве уређаје са потребним нивоом перформанси.
Мане и користи
ДАРПА схвата да концепт ПОВЕР има низ недостатака који ће отежати развој пуноправног пројекта, као и наметнути ограничења у раду готовог система. Ипак, планира се наставак рада и, ако је могуће, смањење утицаја негативних фактора.
Пре свега, извор проблема је сам ласерски зрак. Док пролази кроз атмосферу, губи снагу. Поред тога, атмосферске и временске појаве могу чак да га блокирају. Као последица тога, поузданост и ефикасност таквог преноса ће бити ниска. Ласерски преносни систем, без обзира на његов састав, не може се користити на великим удаљеностима.
Соларни панели у једној од база америчке војске
Прецизни системи за навођење зрака важни су не само за перформансе система, већ утичу и на његову сигурност. Као део ПОВЕР-а треба користити ласере велике снаге сличне онима који се користе у борбеним системима. Сходно томе, промашај приликом усмеравања зрака представља претњу. Сноп ће оштетити релејни дрон или оштетити приземне објекте.
Чак и уз успешно решавање свих техничких проблема и отклањање очекиваних проблема, ПОВЕР систем ће бити сложен и скуп. Трошкови преноса енергије такође ће бити на претерано високом нивоу, што неће дозволити да се она масовно примењује и користи. У најмању руку, у смислу укупних и јединичних трошкова, задржавање дизел генератора и цистерни би било много корисније.
Сумњив подухват
Тако је агенција ДАРПА започела научно и практично проучавање занимљивог, али сумњивог концепта. Програм ПОВЕР је од техничког интереса и помоћи ће у стварању важних и узбудљивих нових технологија. Међутим, успешан завршетак посла и стварање функционалног система преноса енергије није загарантован.
Вероватно је да ће програм ПОВЕР проћи кроз фазу истраживања и развоја и чак ићи до тестирања појединачних компоненти. Међутим, њен даљи развој је упитан. Очекивани однос техничких, економских и оперативних карактеристика оваквог система је на изузетно ниском нивоу. Пентагон можда једноставно није заинтересован за резултате програма и неће одобрити даљи рад.
- Риабов Кирилл
- Министарство одбране САД, ДАРПА
информације