В 2050 году ваш трансконтинентальный полет может осуществляться не на керосине, а на невидимых микроволновых лучах. Эта технология, которая кажется чем-то из научно-фантастического романа, становится серьезным предложением совершить революцию в авиации. Как именно работает эта авиационная микроволновая технология? Это действительно выполнимо? Все, что вам нужно сделать, это немного покопаться и посмотреть, в чем дело.
Принцип работы: беспроводная энергия для самолетов
Вместо того, чтобы хранить всю энергию, необходимую для полета, на борту самолета, почему бы не передать ее по беспроводной сети с земли? Используя мощные микроволновые лучи, энергия будет передаваться от больших антенн на земле непосредственно к летящему самолету. В этом суть идеи, основанной на уже существующих технологиях: например, фазированных антенных решетках, обычно используемых в радарах. Эти массивы могут концентрировать энергию в узкий управляемый луч, способный следовать за самолетом во время его движения.
Однако, чтобы воплотить эту идею в жизнь, инженерам придется преодолеть огромные трудности. Антенны наземного вещания должны быть огромными, диаметром в сотни метров. Они будут такими же большими, как футбольные стадионы, разбросанные вдоль маршрутов авиакомпаний. Кроме того, тот же самолет должен быть оснащен встроенной в его конструкцию приемной антенной (так называемой «ректенной»), способной преобразовывать микроволны в электричество для питания двигателей. Ректенна, которая должна быть невероятно эффективной и легкой, без ущерба для аэродинамики самолета.
Микроволновая технология, давайте задумаемся на секунду
Типичный авиалайнер при взлете требуется около 30 мегаватт мощности. Безопасная и эффективная передача такого количества энергии по воздуху является огромной проблемой. Ожидается, что плотность мощности в приемнике самолета будет чрезвычайно высокой, что потребует передовых технологий преобразования энергии. Это привело бы к очевидным проблемам безопасности: как защитить пассажиров от микроволнового излучения? А что произойдет с птицами, пролетевшими сквозь энергетический луч?
Мягко говоря, внедрение микроволновых технологий потребует полного переосмысления авиационной инфраструктуры. На воздушных маршрутах потребуются сотни, если не тысячи передающих станций, включая плавучие платформы для трансокеанских рейсов. Тогда нормативные проблемы будут столь же значительными. Действующие правила радиопередачи должны быть полностью пересмотрены, чтобы разрешить использование таких мощных микроволновых лучей.
Сравнение с другими устойчивыми авиационными решениями
Несмотря на проблемы, авиационная микроволновая технология может предложить значительные преимущества перед другими предложениями по декарбонизации сектора:
- Аккумуляторные электрические самолеты: в настоящее время батареи имеют слишком низкую плотность энергии для коммерческих рейсов на большие расстояния.
- водород: представляет проблемы с безопасностью и требует существенных изменений в инфраструктуре самолетов и аэропортов.
- Синтетическое топливо и биотопливо: они могут быть более дорогими и не устраняют полностью воздействия на климат.
Микроволновая технология, хотя и более радикальна, может предложить решение с нулевым уровнем выбросов без ущерба для характеристик существующих самолетов.
Недавний прогресс и перспективы на будущее
Некоторые недавние эксперименты демонстрируют потенциал этой технологии, которая, на самом деле, имеет далекое происхождение. НАСА установило первый рекорд с эксперимент 1975 года , когда он передавал мощность 30 киловатт на расстояние 1,5 км с помощью антенны размером с дом. в 2022, стартап Эмрод трансляция прошла успешно Мощность 550 Вт на расстоянии 36 метров с эффективностью 95%. Хотя до мегаватт, необходимых для коммерческого самолета, еще далеко, это представляет собой важный шаг.
Вывод: для микроволновых технологий еще рано, но поздравляю с смелостью
Микроволновая технология для питания самолетов, несомненно, является смелой идеей. Это может никогда не стать реальностью, или, возможно, потребуются десятилетия разработки, прежде чем оно станет жизнеспособным. Я отношу его к радикальным решениям. Однако независимо от того, станет ли это жизнеспособным решением, изучение таких инновационных идей имеет важное значение для того, чтобы привести нас к действительно устойчивому будущему авиации. Возможно, однажды, выглянув в окно самолета, вместо того, чтобы увидеть полные топлива крылья, мы увидим почти незаметное свечение микроволнового луча, несущего нас к месту назначения, совершенно по-новому и чисто. А может и нет.
