Дозаправка лазером! Быстро, просто, недорого…

Такую амбициозную цель поставила перед собой американская компания LaserMotive. Корни идеи растут из проектов беспилотных летательных аппаратов, питающихся от солнечной энергии. Такие самолеты есть, правда в виде концептов, до серийного применения дело пока не дошло и в ближайшем будущем вряд ли дойдет. Основные проблемы всех подобных идей — низкий КПД любых солнечных батарей, пригодных для установки на летательный аппарат, как следствие — огромный размах крыльев и низкая маневренность. Результат этих двух проблем – странные конструкции, напоминающие беременную стрекозу, низкая скорость и очень заметный внешний вид. Не заметить летающую лестницу  в небе довольно сложно, что накладывает ограничение на скорое внедрение подобных аппаратов. Ведь главные пользователи беспилотников — военные, а главная задача таких машин — разведка. Например, этот аппарат в армию не возьмут:

Следует также вспомнить, что небо не всегда бывает безоблачным, да и ночью у нас как-то не светло. По этому на борту беспилотных летательных аппаратов на солнечных батареях всегда есть аккумуляторы, способные хранить и отдавать накопленную за солнечный день электроэнергию. По сути, эти аккумуляторы играют роль топливных баков. А что, если научиться заправлять эти "баки" прямо в полете? Военные же научились дозаправлять самолеты в воздухе, со стыковкой, шлангами и прочими сложными техническими решениями. В LaserMotive решили, что можно поступить проще — заряжать летательный аппарат, использующий для полета электродвигатели и аккумуляторы, прямо с земли, при помощи лазерного луча. Данный луч, по сути, выступает тем самым топливным шлангом, по которому электроэнергия перекачивается от наземного источника в батареи самолета.

 Процесс, использующийся во всех своих технологиях, компания обозначает как Laser Power Beaming и кратко объясняет — это способ передачи электрической энергии на удаленный приемник без использования проводов. Лазерные "силовые лучи" (Power Beams) работают по тому же принципу, что и установки на основе солнечных батарей, конвертирующие свет в электричество. Отличие заключается в специальных фотоэлементах, изначально спроектированных и разработанных для конвертации лазерного излучения в электроэнергию. Грубо говоря, излучатель подключается к обычной промышленной розетке, далее, в зависимости от требований пользователя, автоматика настраивает и формирует луч необходимой мощности, который затем направляется на массив фотовольтаических элементов. Дальше все как в солнечных батареях, только с более высоким КПД, а в системах LaserMotive он составляет более 50%.

Для наглядности приводится такой расчет: наземная установка потребляет 4 кВт, непосредственно лазерная ее часть потребляет 3,6 кВт, из них 2 кВт передается непосредственно по лазерному лучу и установка на удаленном приемнике может получить 1 кВт готовой мощности. На самом деле общий КПД системы составляет 25%, но промышленным солнечным батареям далеко даже до этой цифры. А вообще, размеры массива лазерных диодов мощностью в 1 кВт сравнимы с размерами авторучки, было бы необходимое питание.

 Американцы видят применение своей системы не только в качестве дозаправки беспилотных летательных аппаратов. Например, сообщается, что для прокладки линии электропередач для частных домохозяйств в США уходит более $20 000 за милю провода, а в случае с промышленными потребителями стоимость превышает $250 000 за милю. При этом за проводами нужно следить, они обрываются, нужно ждать завершения строительных работ, согласовывать проекты прокладки и терять много времени. Также провода будут стационарными и, в случае необходимости передвижения источника питания либо потребителя, провода придется перекладывать, если это вообще возможно. В то же время, точечные системы Point to Point (привет от торрентов и P2P) на основе лазерных лучей готовы к использованию сразу после установки и позволяют перемещать как источник питания, так и потребитель.

Потенциальные пользователи лазерных P2P систем — военные, которые могут питать различные системы, установленные по периметру какой-нибудь базы без необходимости подключать провода, горнодобывающая промышленность и научные исследовательские станции, например на полюсах. Последние оценят отсутствие необходимости тянуть провода на удаленные элементы исследовательского оборудования. Хотя, основной упор все равно делается на военных. Кстати, максимальная дальность передачи пока составляет около 16 километров, ведутся работы по дальнейшему ее увеличению.

Но вернемся к основной цели разработчиков — дозаправке электрических летательных аппаратов. LaserMotive видит это так: беспилотник с полностью заряженными батареями, вылетает на задание, кружит в заданном районе, после чего к нему незаметно выезжает машина с генератором и лазерной установкой на борту и так же незаметно его заряжает. По окончании процесса самолет улетает с полностью заряженными батареями. Луч инфракрасный, человеческому глазу его не видно. Лазерную установку можно смонтировать на легком внедорожнике, типа HMMWV, грузовике, корабле, лодке, другом самолете и т.п.  Теоретически, такой беспилотник может оставаться в воздухе годами, пока не выработает свой ресурс электродвигатель или аккумулятор. О ресурсе преобразователя пока ничего не сказано

 

В итоге получается интересная технология, весьма футуристично. Общий заявленный КПД в 25% для своих целей тоже неплох, хотя говорить о конкуренции с проводами, мне кажется, еще рано. Сама технология, кстати, до серийного производства пока не дошла, однако заказы на системы уже принимаются. Первые рабочие образцы заказчики смогут получить через 18 месяцев после заказа, так что налетайте.