Skal utvikle kraftstrålereléer for å kunne overføre trådløs energi

Tre team – ledet av RTX Corporation, Draper og BEAM Co. – skal designe og utvikle trådløse optiske kraftreléer. Programmets mål inkluderer å demonstrere nøkkelkomponentene som er nødvendige for et spenstig, lyshastighets energinettverk.

– Dette prosjektet har potensialet til å fremme kraftoverføring i enorm skala, noe som radikalt kan omforme samfunnets forhold til energi, sier Dr. Paul Jaffe, som leder POWER-programmet ved DARPA. – Et trådløst energinett kan låse opp strøm fra nye og forskjellige kilder, inkludert fra verdensrommet, og raskt og pålitelig koble dem til energisultne forbrukere.

For å understøtte en rask utvikling, vil de optiske kraftreléene designet ifase én bli demonstrert i «pods» båret av eksisterende fly i andre fase av prosjektet. I tillegg vil kraftoverføring muliggjøre mindre, rimeligere fremtidige fly siden drivstofflagring og motorvolum kan reduseres dramatisk. Dette vil bli utforsket gjennom konseptuelle design i fase én. Til slutt kan disse nye, små, distribuerte plattformene gi kostnadseffektive fly med ubegrenset rekkevidde og utholdenhet for å støtte for eksempel militære oppdrag. Hvert relédesign vil bli evaluert basert på nøyaktig og effektiv energiomdirigering, bølgefrontkorreksjon for høy strålekvalitet og strupbar energiinnsamling. I den tredje og siste fasen av programmet vil reléene bli demonstrert gjennom en luftbåren optisk vei som tar sikte på å levere 10 kilowatt optisk energi til en bakkemottaker som er 200 kilometer unna bakkekildelaseren.

– Energi underbygger enhver menneskelig aktivitet, inkludert forsvar. Vi trenger måter å levere energi på som overvinner sårbarhetene og andre manglene i vårt nåværende paradigme, forklarer Jaffe. – Det neste spranget fremover innen optisk kraftoverføring kan avhenge av reléteknologi.

Effektive releer er en kritisk manglende komponent som er nødvendig for en praktisk, fleksibel og adaptiv trådløs energinett. Disse reléene vil overvinne de uakseptable konverteringstapene som oppstår når du skifter fra forplantende bølger til elektrisitet gjentatte ganger i et nettverk med flere hopp. Releer muliggjør også overføring i store høyder, noe som er mye mer effektivt enn å sende kraft gjennom den tykke, turbulente, lavere atmosfæren. Dette optiske laget i stor høyde vil gi lang rekkevidde, høy gjennomstrømningbase for det trådløse energinettet.

– Hvert av de utvalgte teamene foreslo unike tekniske tilnærminger til reléproblemet med kraftstråler, alt fra nye kombinasjoner av eksisterende teknologier til høyrisiko- og teknologiske innovasjoner med mulig høy gevins, sa Jaffe. – Utvalget av foreslåtte løsninger omfatter en balanse mellom sikret ytelse og potensielle gjennombrudd i størrelse, vekt og kraft for å muliggjøre små distribuerte systemer for fremtidens trådløse energinett.

Den første fasen vil inkludere benke-demonstrasjoner av kritiske teknologier og forventes å vare i 20 måneder med potensial for en tremåneders mulighet for ytterligere risikoreduksjonsinnsats. Den andre fasen vil starte tidlig i 2025 og vil fokusere på integrering av reléteknologiene på en eksisterende plattform for en luftbåren demonstrasjon med lav effekt.