Американці показали лазерну передачу енергії для військових

У Науково-дослідній лабораторії ВМС США (U.S. Naval Research Laboratory) підбили підсумки другої фази випробувань системи лазерної передачі енергії, яку розробляють для військових цілей. У рамках випробувань, що відбулися в травні 2019 року, інфрачервоний лазер успішно передав 400 ват потужності на відстань 325 метрів. Надалі дослідники планують випробувати розробку, підзаряджаючи дрони протягом тривалого часу, йдеться в прес-релізі на сайті лабораторії.

Лазер - це когерентний стан світла, тобто коливання електромагнітного поля в промені узгоджені. Просторова когерентність дозволяє фокусувати лазерне випромінювання в невеликій області, а також забезпечує можливість колімації, тобто підтримки вузькості променя при поширенні на великі відстані.

Також лазер може мати високу тимчасову когерентність, яка надає можливість генерувати випромінювання у вузькому спектральному діапазоні, тобто з дуже чистим «кольором». З іншого боку, завдяки цій же властивості можна створювати надзвичайно короткі лазерні імпульси. У результаті стає досяжною висока щільність енергії випромінювання, яка зберігається при русі променя на великі відстані.

Лазери знайшли безліч застосувань як в науці і технологіях, так і в побуті. Однак деякі додатки залишилися лише на папері або в рамках лабораторних зразків. До таких методів використання належить і передача енергії за допомогою лазерів. Перші випробування прототипів систем з спрямованої передачі енергії проводилися в кінці 1960-х, але повноцінних пристроїв з подібним принципом роботи так і не з'явилося.

23 травня 2019 року в Науково-дослідній лабораторії пройшла демонстрація такої системи, про результати якої стало відомо тільки через півроку. Створена в рамках проекту PTROL (Power Transmitted Over Laser - передача енергії за допомогою лазера) установка складається з лазерного передавача потужністю в один кіловат і приймача, який перетворює енергію випромінювання в електрику за допомогою спеціально розроблених перетворювачів, що працюють на фотовольтаїчному ефекті.

В результаті була показана передача 400 ватт потужності на відстань в 325 метрів, причому в досвіді використовувався невидимий оку інфрачервоний лазер. Випромінювання конвертувалося спершу в постійний струм, а потім в змінний за допомогою інвертора. Від переданої потужності харчувалися кілька лампочок, ноутбуків і кавомашина.

Демонстрація завершила другий етап розробки. Перша фаза проекту була завершена два роки тому, але тоді енергія передавалася по кабелю на невеликий підводний човен. Наступним етапом повинна стати передача енергії на завислий на місці квадрокоптер, потім на рухомий безпілотник літакового типу. На останніх етапах система повинна безперервно забезпечувати енергією безпілотники різних конфігурацій не менше 24 годин. Більш віддаленим застосуванням може бути передача енергії на землю із супутника, який буде перетворювати світло Сонця.

До ключових особливостей системи належать використання інфрачервоного лазера (він володіє набагато меншою довжиною хвилі, ніж радіовипромінювання, а також невидимий для ока) і спеціальних фотовольтаїчних елементів, які налаштовані на ефективне перетворення конкретної частоти даного лазера. Властивості лазера дозволили створити набагато більш компактні джерела і приймачі, а невидимість робить непомітною для людини. Разом з тим система обладнана додатковими інструментами, які відстежують рух об'єктів на шляху лазера і вимикає його до перетину променя людиною або твариною. Автори розробки кажуть, що ця система вперше забезпечує безпеку лазерної передачі енергії і працездатність за будь-якої погоди.

Більш відомим військовим використанням лазера є його застосування в якості зброї. Американці оголосили про готовність лазерної зброї ще в 2016 році, нещодавно випробування власного бойового лазера завершилися в Туреччині, а влітку повідомлялося про розробку протисупутникової лазерної зброї у Франції.