Направили лазер в небо — получили электричество на другом конце пустыни. Провода больше не нужны?

Американские учёные установили новый рекорд в технологии беспроводной передачи энергии. В ходе испытаний в Нью-Мексико команда проекта POWER (Persistent Optical Wireless Energy Relay) направила лазерный луч силой более 800 ватт на расстояние 8,6 километра. Эксперимент длился 30 секунд, а за всю серию тестов суммарный поток превысил один мегаджоуль.

Предыдущие достижения в этой области выглядели значительно скромнее: максимальная дистанция для оптической мощности свыше одного микроватта достигала 1,7 километра при показателе 230 ватт в течение 25 секунд. Исследователи также провели эксперимент с передачей меньшего (точное значение не раскрывалось) потока на расстояние 3,7 километра.

"Мы безоговорочно превзошли все прежние показатели по мощности и дальности доставки энергии оптическим путём", — отметил руководитель программы POWER Пол Джаффе после подтверждения результатов. В проекте, координируемом DARPA, объединили усилия представители промышленности и государственных структур, включая Научно-исследовательскую лабораторию ВМС США и испытательный полигон высокоэнергетических лазерных систем HELSTF на ракетном полигоне Уайт-Сэндс.

Комплекс PRAD (POWER Receiver Array Demo) объединяет лазерный передатчик и уникальный приёмный блок. В основе технологии — конструкция с компактным входным отверстием, улавливающим световой поток практически без потерь. Внутри устройства луч направляется на параболическое зеркало, распределяющее энергию между несколькими десятками фотоэлектрических элементов. Эти компоненты, подобно солнечным батареям, преобразуют излучение в электричество.

Приёмный модуль создала компания Teravec Technologies под руководством ведущего исследователя Реймонда Хохайзела при поддержке Packet Digital и Рочестерского технологического института. Разработка легко масштабируется для высоких мощностей и интегрируется в различные платформы, включая беспилотные летательные аппараты.

Результаты экспериментов особенно впечатляют потому, что передатчик и приёмник располагались на одной высоте относительно земли. При такой схеме световому потоку пришлось преодолеть наиболее плотный слой атмосферы, создающий максимум помех. "Направить энергетический луч по вертикали гораздо проще — там существенно меньше возмущений, — поясняет Джаффе. — Но мы намеренно проверяли оборудование в самых сложных условиях".

На малых дистанциях эффективность системы превысила 20% — такая доля излучения преобразовывалась в электроэнергию на выходе. Хотя этот параметр не являлся приоритетом демонстрации, полученные данные указывают на большой потенциал метода. Команда сознательно упростила некоторые элементы конструкции ради быстрой проверки возможностей увеличения дальности — весь цикл работ занял три месяца.

Теперь разработчики программы POWER планируют проверить, как работают встроенные усилители сигнала и насколько эффективно энергия передаётся по вертикали.

Военным критически важно обеспечивать энергией отдалённые объекты. Сейчас, чтобы доставить топливо и ресурсы в зону боевых действий или район стихийного бедствия, приходится рисковать людьми и техникой, тратить много времени и средств. Команда POWER стремятся решить эту проблему: они хотят научиться мгновенно перебрасывать энергию из того места, где её производят, туда, где она нужна. Технология позволит создавать принципиально новые системы, которым не потребуются запасы топлива.

29 мая 2025 года авторы проекта расскажут о его втором этапе представителям промышленности. На встрече они смогут найти партнёров для дальнейших исследований, а другие компании — узнать, как присоединиться к государственным научным инициативам. Зарегистрироваться можно до 21 мая.