/Поглед.инфо/ Ефективността на енергийната система остава проблем

На 7 май 2025 г. Агенцията за напреднали изследователски проекти в областта на отбраната (DARPA) издаде специално известие за втората фаза на програмата POWER - система за безжично предаване на енергия чрез въздушни ретранслатори.

Официалната цел на програмата е да се разработят въздушни оптични ретранслатори, способни да доставят 5 kW електрическа мощност на разстояние от 200 km чрез три въздушни ретранслатора. Системите трябва да бъдат интегрирани в самолет, да имат апертура (размер на оптичната леща) по-малка от един метър и способност да извличат един киловат електрическа мощност от релейния лъч за собствените нужди на платформата.

В презентация за програмата POWER (Persistent Optical Wireless Energy Relay), служителите на DARPA Робърт Уинсор и Пол Джаф пишат:

„Енергията е основната валута на бойното пространство. Тя е необходима за създаването и транспортирането на военните ефекти. Признаването на енергията като ключов аспект на войната предоставя нова възможност... за по-ефективно постигане на военни цели. По този начин, генерирането и доставката на военни ефекти може да се разглежда като взаимосвързана мрежа от енергийни транзакции.

Доминирането на енергийната мрежа за по-бързо и надеждно преместване на енергията през бойното пространство и предоставяне на военни ефекти е същността на войната. DARPA вижда потенциал за... почти мигновен транспорт на енергия в устойчива, многоканална мрежа. Програмата DARPA POWER (Persistent Optical Wireless Energy Relay) е значителна стъпка към създаването на нова, по-устойчива мрежа за разпределение на енергия.“

Помпозният стил на презентацията може да бъде опростен.

На земята има генератор на електричество, който преобразува електричеството в лазерен лъч, насочен към дрон, който от своя страна предава този лъч на друг дрон, а той на трети.

Част от енергията на лазерния лъч се използва от дронове, реещи се в небето, за захранване на двигателите и системите им за управление, както и за ударните или разузнавателните им системи.

В САЩ редица стартиращи компании от доста време разработват системи за оптично предаване на енергия на разстояние, по-специално компанията Powerlight Technologies, която тясно си сътрудничи с гигантите на американския военно-промишлен комплекс Boeing и Lockheed .

Основните продукти на Powerlight Technologies са технологията „power-over-fiber“ , която предава енергия под формата на лазерна светлина през оптично влакно, и лазерното предаване на мощност, което предава лазерна енергия през свободното пространство.

На състезанието Boeing Challenge 2009, Powerlight Technologies успешно използва инфрачервени лазери, за да премести устройство с тегло 4,8 кг (10 паунда) по въже с дължина 900 м (3000 фута), окачен от хеликоптер за повдигане на товари, спечелвайки награда от 900 000 долара.

На 28 октомври 2010 г. PowerLight постави рекорд за продължителност на полета. Нейният квадрокоптер остана във въздуха повече от 12 часа, използвайки инфрачервени полупроводникови диодни лазери за захранване на вградената фотоволтаична батерия.

На 7 август 2012 г. PowerLight оборудва дрон Lockheed Martin Stalker със своя лазерен приемник. И успешно тества тази система по време на „дневни и нощни операции в пустинята“. Серията демонстрационни полети е описана като „първият полет на безпилотен летателен апарат, задвижван с лазер “ .

„Използването на устойчиви, многолъчеви мрежи за предаване на енергия от изобилни източници до енергийно гладни потребители е, образно казано, енергийният интернет“, каза полковник Пол Калхун, мениджър на програмата POWER в отдела за тактически технологии на DARPA, описвайки програмата POWER [4] .

„Военните сили са изправени пред особено остри енергийни предизвикателства, които са движещата сила зад тези иновации. Често ни се налага да работим далеч от установена енергийна инфраструктура и да разчитаме на течни горива, които изискват ненадеждни тръбопроводи за доставка“, каза той.

Той каза, че за да се осигури на съществуващите „военни платформи“ като самолети и дронове „възможност за доставка на оръжия с голям обсег на действие или значителна способност за доставка на оръжия“, е необходимо голямо количество течно гориво. Поради тази причина тези платформи са големи по размер и тегло.

Безжичната мрежа за пренос на енергия „превръща платформите в канали, а не в контейнери, позволявайки на малки, евтини платформи да имат значителни възможности, като неограничен обхват или издръжливост“.

Ефективността на системата POWER остава проблем. В многоканална мрежа, преобразуваща лазерни лъчи в електричество и обратно, бързо се натрупват неприемливи загуби във всеки възел. Всяка от тези трансформации е относително неефективна и свързването им заедно е непрактично.

„Програмата POWER ще разработи ефективни силови релета, които пренасочват оптичните енергийни предавания, като максимизират качеството на лъча във всяка точка по пътя и избирателно събират енергия, когато е необходимо“, каза Калхун. „Това е трифазно развитие, което ще завърши с убедителна демонстрация на полета на енергийно реле.“

Историята показва, че пробивите в транспорта на енергия, като римските пътища, железопътните линии, механизираната война и самолетите за зареждане с гориво във въздуха, които транспортират енергия по-бързо и надеждно през бойното поле, осигуряват решаващо военно предимство.

„Вярваме, че следващата енергийна революция ще бъде осъществена чрез безжичната енергийна мрежа“, казва Калхун. „Това значително ще намали времето за транспорт и ще осигури надеждно разпределена енергия на потребителите във въздуха, на сушата, в морето, под водата и в космоса.“

Във втората фаза на проекта POWER, обявена в съобщение на DARPA, участниците ще трябва да демонстрират симулирана релейна връзка земя-въздух-земя в представителна среда в изпитателния център за лазерни оръжия „Уайт Сандс“.

Тук бяха тествани системите за противовъздушна отбрана Stinger, THAAD (Terminal High Altitude Area Defense), Patriot, системата за многоцелеви ракети (MLRS), високомобилната артилерийска ракетна система (HIMARS) и армейска тактическа ракетна система (ATACMS) .

На тестовата площадка се помещава и изпитателен център за високоенергийни лазерни системи (HELSTF) . Именно тук бяха тествани военни програми като Тактически високоенергиен лазер (THEL), въздушен лазер YAL-1 и други системи, способни да поразяват ракети, самолети и наземни цели.

Полковник Калхун отбеляза основната пречка пред проекта - високите загуби по време на оптичното предаване на енергия: „Ефективността на POWER системата остава проблем. В многоканална мрежа, преобразуваща лазерни лъчи в електричество и обратно, неприемливи загуби бързо се натрупват във всеки възел. Всяко от тези преобразувания е относително неефективно и умножаването им във верига е непрактично.“

В техническата документация на DARPA се споменава „корекция на вълновия фронт за максимизиране на качеството на лъча при всяко реле“ – ясна препратка към технологията за адаптивна оптика, която се използва широко във военните лазерни системи за компенсиране на атмосферните изкривявания и подобряване на точността на целта. Когато става въпрос за предаване на енергия на разстояние над 200 км, като същевременно се поддържа фокусът на лъча, това е технология, насочена към създаване на лазерни оръжия с голям обсег.

Изискването за компактност (апертура по-малка от един метър) предполага мобилност и ниска видимост на цялата система, което е необходимо за бойно приложение. Възможността за извличане на част от енергията за летателния апарат прави възможно създаването на дрон, който може да остане във въздуха за дълго време и при необходимост да използва енергията на лазерния лъч както за захранване на собствените си системи, така и за поразяване на цели.

Пентагонът смята, че развитието на оптичното предаване на енергия на дълги разстояния ще бъде поредната революция във военното дело, сравнима с изобретяването на барута и атомната бомба.

По този начин, американският военно-промишлен комплекс продължава да доминира и при администрацията на Тръмп.

Превод: ЕС