В Научно-исследовательской лаборатории ВМС США (U.S. Naval Research Laboratory) подвели итоги второй фазы испытаний системы лазерной передачи энергии, которую разрабатывают для военных целей.

В рамках состоявшихся в мае 2019 года испытаний инфракрасный лазер успешно передал 400 ватт мощности на расстояние в 325 метров. В дальнейшем исследователи планируют испытать разработку, подзаряжая находящиеся в полете дроны в течение продолжительного времени.

Лазер — это когерентное состояние света, то есть колебания электромагнитного поля в луче согласованы. Пространственная когерентность позволяет фокусировать лазерное излучение в небольшой области, а также обеспечивает возможность коллимации, то есть поддержания узости луча при распространении на большие расстояния.

Также лазер может обладать высокой временной когерентностью, которая предоставляет возможность генерировать излучение в узком спектральном диапазоне, то есть с очень чистым «цветом». С другой стороны, благодаря этому же свойству можно создавать чрезвычайно короткие лазерные импульсы. В результате становится достижимой высокая плотность энергии излучения, которая сохраняется при движении луча на большие расстояния.

Лазеры нашли множество применений как в науке и технологиях, так и в быту. Однако некоторые приложения остались лишь на бумаге или в рамках лабораторных образцов. К таким методам использования относится и передача энергии с помощью лазеров. Первые испытания прототипов систем по направленной передаче энергии проводились в конце 1960-х, но полноценных устройств с подобным принципом работы так и не появилось.

23 мая 2019 года в Научно-исследовательской лаборатории прошла демонстрация такой системы, о результатах которой стало известно только спустя полгода. Созданная в рамках проекта PTROL (Power Transmitted Over Laser — передача энергии посредством лазера) установка состоит из лазерного передатчика мощностью в один киловатт и приемника, который превращает энергию излучения в электричество с помощью специально разработанных преобразователей, работающих на фотовольтаическом эффекте.

В результате была показана передача 400 ватт мощности на расстояние в 325 метров, причем в опыте использовался невидимый глазу инфракрасный лазер. Излучение конвертировалось сперва в постоянный ток, а затем в переменный при помощи инвертора. От переданной мощности питались несколько лампочек, ноутбуков и кофемашина.

Демонстрация завершила второй этап разработки. Первая фаза проекта была завершена два года назад, но тогда энергия передавалась по кабелю на небольшую подводную лодку. Следующим этапом должна стать передача энергии на зависший на месте квадрокоптер, затем на движущийся беспилотник самолетного типа. На последних этапах система должна беспрерывно обеспечивать энергией беспилотники разных конфигураций не менее 24 часов. Более отдаленным применением может быть передача энергии на землю со спутника, который будет преобразовывать свет Солнца.

К ключевым особенностям системы относятся использование инфракрасного лазера (он обладает гораздо меньшей длиной волны, чем радиоизлучение, а также невидим для глаза) и специальных фотовольтаических элементов, которые настроены на эффективное преобразование конкретной частоты данного лазера.

Свойства лазера позволили создать намного более компактные источники и приемники, а невидимость делает незаметным для человека. Вместе с тем система оборудована дополнительными инструментами, которые отслеживают движение объектов на пути лазера и выключает его до пересечения луча человеком или животным. Авторы разработки говорят, что данная система впервые обеспечивает безопасность лазерной передачи энергии и работоспособность при любой погоде.