跨越一公里:美海軍研究實驗室測試1.6kW微波無線輸電技術

在馬里蘭州的陸軍研究場地上,美國海軍研究實驗室(NRL)剛剛展示了可在一公里(3280 英尺)外無線傳輸 1.6 千瓦功率的新技術。儘管無線輸電的構想已經存在一個多世紀,但近日開展的新試驗,還是自 1970 年來以來的首次重大突破。

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(來自:NRL)

幾十年前,美國物理學家 Gerard K. O’Neil 就已經提出過建立太空殖民地的宏偉概念,而無線功率傳輸(將電能回傳至地球)就是其中一個重要組成部分。

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微波碟形發射器(指向整流天線

無線輸電的概念很是簡潔 —— 電能先在發射端被轉換成微波形式,然後在接收端通過整流天線元件來匯聚能量。

這些組件可由現成的零件打造(帶有射頻二極管的 x 波段偶極天線),當微波撞擊到整流天線時,就會生成直流電。

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接收端特寫

Christopher Rodenbeck 帶領的先進概念研究團隊,接到了美國國防部的委託。儘管研究初期受到了一些質疑,但微波輸送的效率還是讓我們感到驚喜。

其開發的安全連續微波功率波束裝置(簡稱 SCOPE-M),剛剛證明了該技術探索項目的實用性。可知其使用了 10-GHz 微波束,並在兩個地方進行了設置。

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連接到接收器的整流天線

其中一套 SCOPE-M 裝置位於馬里蘭州 Blossom Point 的美國陸軍研究場,另一套則是位於馬薩諸塞州麻省理工學院(MIT)的 Haystack 超寬帶衛星成像雷達(HUSIR)發射器。

之所以選擇這一特定的頻率,是因其不僅能夠在大雨中工作(功率損失 <5%),還能夠在有鳥類飛過、動物和人類在場的情況下符合國際安全標準,從而免除了激光檢測自動通斷安全保護措施的麻煩。

Future of Microwave Power Beaming(via)

在馬里蘭州的這次測試中,微波束達成了 60% 的無線輸電效率。雖然馬薩諸塞州的測試沒有達到相同的功率峰值,但平均功率水平更加可喜。

最後,除了未來全年無休的太空太陽能發電站,這項微波無線輸電技術還有望投放到戰場上,以消除對易受攻擊的燃料運輸的需求。

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