Сеть 5G может воплотить в жизнь мечту Николы Теслы о беспроводном электричестве

На пике своей карьеры инженер-первопроходец Никола Тесла стал одержим идеей. Он предположил, что электричество может передаваться по воздуху на большие расстояния – либо через ряд стратегически расположенных башен, либо через систему подвешенных воздушных шаров.

Все шло не по плану, и амбиции Теслы по созданию беспроводного глобального электроснабжения так и не были реализованы. Но сама теория не была опровергнута: она просто потребовала бы невероятного количества энергии, большая часть которой была бы потрачена впустую.

Теперь в исследовательской работе высказывается предположение, что архитекторы сети 5G, возможно, невольно построили то, что Тесла не смог построить на рубеже двадцатого века: “беспроводную энергосистему”, которая могла бы быть адаптирована для зарядки или питания небольших устройств, встроенных в автомобили, дома, рабочие места и фабрики.

Поскольку 5G опирается на плотную сеть мачт и мощную серию антенн, вполне возможно, что та же инфраструктура, с некоторыми хитростями, может передавать энергию на небольшие устройства. Но трансмиссия все равно будет страдать от ключевого недостатка башен Теслы: высокой потери энергии, которую может быть трудно оправдать, учитывая срочность климатического кризиса.

Наши проекты: Crazy Tourist | No Secret Magazine | ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Telegram | Twitter

Сети 5G

Сеть 5G может воплотить в жизнь мечту Николы Теслы о беспроводном электричестве
Одна из башен Теслы, сфотографировано в 1904 году. Wikimedia

Десятилетия назад было обнаружено, что плотно сфокусированный радиолуч может передавать энергию на относительно большие расстояния без использования провода для переноса заряда. Та же технология сейчас используется в сети 5G: технология последнего поколения для передачи интернет-соединения на ваш телефон с помощью радиоволн, передаваемых с местной антенны.

Эта технология 5G направлена на то, чтобы обеспечить 1000-кратное увеличение пропускной способности по сравнению с последним поколением 4G, чтобы позволить подключаться до миллиона пользователей на квадратный километр, что делает те моменты, когда поиск сигнала на музыкальных фестивалях или спортивных мероприятиях уходит в прошлое.

Чтобы поддержать эти обновления, 5G использует некоторую инженерную магию, и эта магия состоит из трех частей: очень плотные сети с большим количеством мачт, специальная антенная технология и включение передачи миллиметровых волн (mmWave) наряду с более традиционными диапазонами.

Последний из них, mmWave, открывает гораздо большую полосу пропускания за счет более коротких расстояний передачи. Например, большинство Wi-Fi-маршрутизаторов работают в диапазоне 2 ГГц. Если ваш маршрутизатор имеет опцию 5 ГГц, вы заметите, что фильмы транслируются более плавно, но вы должны быть ближе к маршрутизатору, чтобы он работал.

Увеличьте частоту еще больше (например, mmWave, которая работает на частоте 30 ГГц или более), и вы увидите еще большее улучшение полосы пропускания – но вам нужно быть ближе к базовой станции, чтобы получить к ней доступ. Вот почему мачты 5G сгруппированы более плотно, чем мачты 4G.

Сеть 5G может воплотить в жизнь мечту Николы Теслы о беспроводном электричестве
Мачты 5G расположены более плотно, чем их предшественники. Фото: Lisic / Shutterstock

Последнее волшебство — добавить намного больше антенн — от 128 до 1024 по сравнению с гораздо меньшим числом (в некоторых случаях всего двумя) для 4G. Множественные антенны позволяют мачтам образовывать сотни карандашных лучей, нацеленных на определенные устройства, обеспечивая эффективный и надежный доступ в Интернет для вашего телефона в дороге.

Это те же самые сырые ингредиенты, которые необходимы для создания беспроводной электросети. Повышенная плотность сети особенно важна, поскольку она открывает возможность использования миллиметровых диапазонов для передачи различных радиоволн, которые могут нести как интернет-соединение, так и электроэнергию.

Эксперименты с мощностью 5G

В экспериментах использовались новые типы антенн для облегчения беспроводной зарядки. В лаборатории исследователи смогли излучать энергию 5G на относительно короткое расстояние чуть более 2 метров, но они ожидают, что будущая версия их устройства сможет передавать 6 мкВт (6 миллионных долей ватта) на расстояние 180 метров.

Чтобы поместить это в контекст, обычные устройства Интернета вещей (IoT) потребляют около 5 мкВт – но только в самом глубоком спящем режиме. Конечно, IoT-устройства будут требовать все меньше и меньше энергии для работы по мере разработки умных алгоритмов и более эффективной электроники, но 6 мкВт — это все еще очень небольшое количество энергии.

Это означает, по крайней мере на данный момент, что беспроводная мощность 5G вряд ли будет практична для зарядки вашего мобильного телефона в течение дня. Но он может заряжать или питать устройства IoT , такие как датчики и сигнализация, которые, как ожидается, получат широкое распространение в будущем.

Например, на заводах сотни датчиков IoT, вероятно, будут использоваться для мониторинга условий на складах, для прогнозирования отказов в оборудовании или для отслеживания движения деталей по производственной линии. Возможность передавать питание напрямую на эти устройства IoT будет стимулировать переход к гораздо более эффективным методам производства.

Проблемы с прорезыванием зубов

Но перед ними будут стоять задачи, которые нужно будет преодолеть. Чтобы обеспечить беспроводное питание, мачты 5G потребляют около 31 кВт энергии – что эквивалентно 10 чайникам постоянно кипящей воды.

Хотя опасения, что технология 5G может вызвать рак, были широко развенчаны учеными, такое количество энергии, исходящей от мачт, может быть небезопасным. Грубый расчет предполагает, что пользователи должны будут находиться на расстоянии не менее 16 метров от мачт, чтобы соблюдать правила безопасности, установленные Федеральной комиссией связи США.

Тем не менее, эта технология находится в зачаточном состоянии. Вполне возможно, что будущие подходы, такие как новая антенна с более узкими и более направленными лучами, могут значительно уменьшить энергию требуемую и растрачиваемую каждой мачтой.

В настоящее время предложенная система скорее напоминает вымышленную “Wonkavision” в романе Роальда Даля «Чарли и шоколадная фабрика», которая добилась успеха в излучении кондитерских изделий в телевизоры – но должна была использовать огромный блок шоколада, чтобы произвести гораздо меньший на другом конце.

Поскольку он будет потреблять большое количество энергии по сравнению с мощностью, которую он будет доставлять устройствам, беспроводная мощность 5G на данный момент является спекулятивной. Но если инженеры смогут найти более эффективные способы передачи электричества по воздуху, вполне возможно, что мечта Николы Теслы о беспроводной энергии может быть реализована – более 100 лет с тех пор, как его попытки потерпели неудачу.


Уважаемые наши читатели! Если вам понравилось наше издание, вы можете отблагодарить наших авторов, перечислив небольшую сумму, и тем самым, стимулировать на написание новых интересных статей. Они точно будут рады! 🙂

Вам также понравится: