Quân đội Mỹ lên kế hoạch xây dựng mạng lưới truyền tải năng lượng không dây bằng laser

Theo bài viết của tạp chí Popular Mechanics, kế hoạch đặt mục tiêu sử dụng công nghệ laser truyền điện năng định hướng trên khắp hành tinh. Đây là Giấc mơ nổi tiếng của Nikola Tesla hơn 100 năm trước. Nếu thành công, công nghệ truyền tải điện không dây, được gọi theo cách phù hợp nhất là POWER "Chuyển tiếp năng lượng Quang không dây liên tục " sẽ giúp quân đội Mỹ không phụ thuộc vào nhiên liệu lỏng như dầu diesel và những đường dây điện dễ bị tổn thương, có thể bị các thế lực thù địch đánh chặn hoặc phá hoại.

Trong một cuộc phỏng vấn độc quyền với Popular Mechanics, đại tá Paul “Promo” Calhoun giải thích: “Trước hết, môi trường đã thay đổi và có nhu cầu rất cao về những phương pháp chuyển tải năng lượng linh hoạt hơn cho các hoạt động quân sự.”

Những lực lượng Mỹ hoạt động trên toàn cầu, như các đơn vị đặc nhiệm mà ông đã tiếp tế với tư cách là phi công máy bay vận tải C-17, từ các tiền đồn ở Biển Đông đến sa mạc Iraq. Nhiều lực lượng sử dụng các thiết bị như radar, vũ khí sóng vi ba chống máy bay không người lái (UAV), vũ khí xung laser hoặc những thiết bị sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau với những phương thức cung cấp khác nhau nhưng không có phương thức nào đơn giản hơn để cung cấp năng lượng. Với mỗi năm qua, mức độ nghiêm trọng của vấn đề cung cấp năng lượng lại tăng lên.

Đại tá Calhoun giải thích: “Trong lĩnh vực công nghệ, những tiến bộ lớn đã được thực hiện trong laser năng lượng cao, kỹ thuật cảm biến mặt sóng, quang học thích ứng, trạm nền tảng điện trên không độ cao lớn, công tắc khóa liên động an toàn, tế bào quang điện hiệu suất cao băng thông hẹp.”

Đại tá Calhoun nói: “POWER là một chương trình vận chuyển năng lượng quang học định hướng. Có những phương thức truyền năng lượng tiềm năng khác như vi sóng mà chúng tôi dự định nghiên cứu khám phá trong những chương trình tương lai. Đối với POWER, sóng lan truyền là tia laser, cung cấp khả năng truyền tải thông lượng cao tầm xa khi được truyền sóng ở độ cao lớn. Bộ chuyển tiếp chuyển hướng năng lượng laser nhưng nguồn sáng quang học định hướng không cần chuyển đổi, người dùng cuối chuyển đổi năng lượng laser trở lại thành điện năng bằng phương thức sử dụng tế bào quang điện đơn sắc băng thông hẹp.”

Một phần quan trọng khác của bài toán là các bộ chuyển tiếp đáng tin cậy. “Trên cơ sở những tiến bộ công nghệ này, DARPA nhận thấy một cơ hội quan trọng để cách mạng hóa việc phân phối năng lượng bằng giải pháp phát triển các Bộ chuyển tiếp hiệu quả. Calhoun cho biết: “Các bộ chuyển tiếp này sẽ cho phép những công nghệ hiện có được tích hợp hiệu quả, tạo thành một mạng năng lượng không dây đa hướng, có khả năng thích ứng cao và linh hoạt”.

Bộ chuyển tiếp trên nền tảng UAV và vệ tinh có thời gian hoạt động dài sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai. Những UAV mang theo bộ chuyển tiếp, bay treo trên độ cao lớn, sẽ truyền tiếp năng lượng laser cho nhau trên một khoảng cách xa trước khi đưa năng lượng đến một căn cứ quân sự của Mỹ vượt quá nửa vòng trái đất. Tương tự như vậy, các vệ tinh sẽ thực hiện cùng một nhiệm vụ chuyển tiếp năng lượng trong không gian.

“POWER đang phát triển các nền tảng trên tầng bình lưu với khẩu độ nhỏ, khoảng cách khoảng 100 km giữa các nút chuyển tiếp. Với khẩu độ lớn hơn và môi trường lành tính hơn như không gian vũ trụ, khoảng cách giữa các nút chuyển tiếp lên tới 1.000 km là hợp lý,” Đại tá Calhoun nói thêm: “Kết quả sẽ là một “mạng lưới phân phối năng lượng có thể mở rộng trên toàn cầu.”

Như với tất cả các dự án quốc phòng, khi DARPA đã chứng minh tính khả thi của dự án POWER trên lý thuyết, Cơ quan quốc phòng sẽ chuyển chương trình cho các tổ chức chính phủ khác để triển khai thực tế. Ngoài ra, có những mục đích sử dụng rõ ràng đối với POWER trong lĩnh vực thương mại như cung cấp năng lượng cho những cộng đồng ở xa, trên đại dương, các cơ sở nghiên cứu và các trạm không gian. Ngoài ra, năng lượng trong tương lai sẽ sử dụng điện mặt trời không gian, khiến điện năng vừa thân thiện với môi trường, nguồn cung cấp không giới hạn và giá thành rẻ.

Theo Engineering Interesting