激光束发电：DARPA POWER 研究计划
POWER 计划的计划。 第一阶段，他们将测试地面设施之间的能量转移，然后他们将开始引入空中组件
与任何其他现代军队一样，美国陆军严重依赖电力供应。 根据位置的不同，单位和分支机构从现有基础设施或自己的移动发电厂获取电力。 在后一种情况下，燃料供应可能会带来困难和风险。 在这方面，对能源产生或传输的新原理的探索已经进行了相当长的一段时间。 因此，DARPA 机构现在正在进行 POWER 计划，在此期间它正在研究使用激光束传输能量的可能性。
无线能源
2022年XNUMX月上旬，DARPA首次宣布启动新能源研究计划。 这项研究被称为持久光学无线能量中继，简称 POWER。
当第一次公开提及 POWER 主题时，原子能机构的专家已经制定了一个总体概念并确定了进一步工作的领域。 他们还通过了一项计划，规定了几个发展阶段。
顾名思义，该计划的目标是寻找和开发使用光学手段“空中”电力传输的技术。 假设通过适当的开发水平，此类设备将能够确保将大量功率传输到所需的范围。 随着该项目的良好发展，从技术和操作特性的结合来看，POWER系统应该超越现有的方法和手段——陆上电力线或柴油发电机与油罐车配合。
无人中继器的可能出现
研究计划分为几个阶段。 在第一阶段，他们将展示解决主要问题的根本可能性，并找到最佳的组成部分和手段。 接下来的两个阶段将进一步开发和扩展这些技术，并获取允许在运行中实施系统的指标。
据了解，DARPA 机构的一个部门正在从事 POWER 计划。 目前尚不清楚是否有其他组织和企业参与其中。 此外，由于所设定任务的总体复杂性，该机构甚至无法给出完成工作和已完成系统可能开始运行的大致日期。
技术方面
POWER 计划提议开发基于多个组件的电力传输系统。 这样的系统应包括发射站和接收站，以及必要时的中间中继器。 根据客户的具体需求，系统组件必须具有不同的设计和特性。
建议发射站位于电源或相关基础设施附近。 这种站的主要元件是具有足够辐射功率并能够长期连续运行的激光器。 该站必须将来自电网/发电机的电力转换成激光束。 在适当的光学器件的帮助下，建议将光束引导至接收器。
反过来，接收站必须用太阳能电池板捕获激光束，并将光能转化为电能。 此外，电力可以在消费者之间分配。
发射站和接收站系统只能在视线范围内运行。 为了长距离传输能量，建议在系统中包含中间中继器。 它将是某种能够接收激光束并通过电气系统的反射或转换进一步传输激光束的系统。
因此，在创建 POWER 系统时，DARPA 专家和相关组织将必须解决多个复杂程度不同的工程问题。 例如，创建具有精确光束引导的高功率激光发射器是一项非常现实的任务。 美国已经创建了许多类似的军事系统，所获得的经验将有助于新项目。 接收站也很简单。
预计在创建中继器及其平台时会遇到最大的困难。 它们可以在能够长时间停留在一个地方并提供能量传输的无人机的基础上进行。 可能有必要开发具有所需特性和功能的全新无人机。
另一项单独的任务是开发用于将波束重定向到下一个中继器或接收站的实际设备。 为此，未来他们希望使用带有镜子和透镜的光学系统，能够引导光束并额外聚焦。 作为临时解决方案，可以使用带有太阳能电池板和激光器的系统。
美国军事人员启动紧凑型发电机
无论采用何种传播方式，系统都需要对所有手段（初级和中间）进行准确指导。 如果传输的任何阶段出现失误，接收站就会失去光束，导致消费者断电。
随着新组件和设备的推出，POWER 系统的测试和开发将分三个阶段进行。 因此，实验将从地面站之间有限距离的电力传输开始。 然后新的无人机将参与测试。 在这个阶段，可能会使用光束到电能的中间转换，反之亦然。
最后，在第三阶段，将开始对整个系统进行测试。 从发射站到接收站，激光束将经过中间无人机上的光学系统。 当然，如果有可能创建具有所需性能水平的此类设备。
劣势与好处
DARPA 了解到，POWER 概念有许多缺点，这些缺点将使其难以开发成熟的项目，并对成品系统的运行施加限制。 尽管如此，计划继续开展工作，并在可能的情况下减少负面因素的影响。
首先，问题的根源在于激光束本身。 当它穿过大气层时，它会失去能量。 此外，大气和天气现象甚至可以阻挡它。 结果，这种传输的可靠性和效率将会很低。 激光传输系统无论其组成如何，都无法长距离使用。
美国陆军基地之一的太阳能电池板
精确的光束引导系统不仅对系统的性能很重要，而且还影响其安全性。 作为 POWER 的一部分，应使用与战斗系统中使用的类似的高功率激光器。 因此，当光束指向时失误是一个威胁。 光束会损坏中继无人机或对地面物体造成损坏。
即使成功解决了所有技术问题并摆脱了预期的问题，POWER 系统也将是复杂且昂贵的。 能源传输的成本也将过高，无法大规模部署和使用。 至少，就总成本和单位成本而言，保留柴油发电机和油罐车会更有利。
可疑的承诺
因此，DARPA 机构开始对一个有趣但可疑的概念进行科学和实践研究。 POWER 计划具有技术意义，将有助于创造重要且令人兴奋的新技术。 然而，并不能保证工作的成功完成和建立可行的电力传输系统。
POWER 计划很可能会经历一个研发阶段，甚至会测试各个组件。 但其进一步的发展值得怀疑。 这种系统的技术、经济和操作特性的预期比例处于极低的水平。 五角大楼可能根本对该计划的结果不感兴趣，也不会批准进一步的工作。
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