DARPA的POWER(“Persistent Optical Wireless Energy Relay 持久光无线能量中继”)项目旨在开发尖端的无线能源传输基础设施,可以为全球军事基地提供不间断的电力。该项目将利用激光技术向全球发射电力,减少军方对液体燃料和脆弱电力线的依赖。然而,像任何创新技术一样,该项目必须克服重大的技术挑战,以实现其雄心勃勃的目标。 最重要的技术障碍之一是保持激光束长距离的相干性。当使用激光束传输能量时,任何相干性的损失都会显著影响系统的效率。DARPA正在探索使用高能激光器、波前传感和自适应光学来帮助保持长距离的光束相干性。 另一个挑战是确保中继器的可靠性。POWER系统的成功取决于中继器在不产生任何重大损失的情况下有效重定向激光能量的能力。DARPA正在探索使用无人机和卫星作为中继器,在将激光能量输送到军事基地之前,通过长距离传输激光能量。这些中继器必须在恶劣的环境中运行,保持激光束的相干性,并长期可靠。 此外,一个重大挑战是开发将激光能量转换回可用电力的高效方法。最终用户必须能够使用窄带隙调谐的单色光伏转换器将激光能量转换回电能。这些光伏转换器必须在将激光能量转化为电能方面非常高效,同时也足够紧凑,可以部署在现场。 确保POWER系统的安全也是一个关键挑战。如果控制不当,激光束可能会很危险,并且存在未经授权的干扰的风险,可能会对系统造成伤害或破坏。DARPA正在探索使用安全联锁和先进的控制和监控系统,以确保POWER系统的安全和保险。 还有,一个重大挑战是POWER系统的可扩展性。为了有效,该系统必须具有全球可扩展性,允许激光能量长距离传输,并可靠地输送到世界各地的军事基地。DARPA正在探索使用节点之间约100公里的小孔径的平流层平台。有了更大的孔径和更良性的环境(比如空间环境),节点之间的距离高达1000公里是合理的。
尽管存在这些挑战,但POWER项目代表了无线能源传输技术的重大飞跃。如果成功,它可以产生深远的影响,为世界各地的军事基地提供可靠和不间断的电力,同时减少对液体燃料和脆弱的电力线的依赖。此外,该技术还有很多商业和科学应用,例如使用可再生资源向偏远社区和研究设施提供能源,甚至向飞向遥远外太空的航天器提供动力。 |