Marina de EE.UU. emite de forma inalámbrica 1,6 kW de potencia por kilómetro utilizando microondas

En lo que se describe como la demostración más importante de su tipo en medio siglo, el Laboratorio de Investigación Naval de EE.UU. (NRL) emitió 1,6 kW de potencia a lo largo de un kilómetro (3280 pies) utilizando un haz de microondas en el Campo de Investigación del Ejército en Maryland.

Un transmisor de antena parabólica de microondas apunta hacia una antena rectificadora en parte de la demostración NRL de Transmisión de energía continua y segura de microondas (SCOPE-M).

La idea de transmitir energía a largas distancias sin cables existe desde hace más de un siglo. En la década de 1970, la tecnología era lo suficientemente madura como para convertirla en un componente clave para el concepto del físico estadounidense Gerard K. O'Neil que proponía establecer colonias espaciales para construir enormes estaciones de colectores solares para enviar energía a la Tierra.

El principio es bastante simple. La electricidad se convierte en microondas, que luego se enfocan en un estrecho haz en un receptor compuesto por lo que se llama elementos de rectena (o antena rectificadora). Estos son componentes muy simples que consisten en una antena dipolo de banda x con un diodo de RF. Cuando las microondas golpean la rectena, los elementos generan corriente continua.

A pesar de las dudas iniciales, la transmisión de microondas resulta ser sorprendentemente eficiente y el equipo de NRL dirigido por Christopher Rodenbeck, Jefe del Grupo de Conceptos Avanzados, recibió el encargo del Departamento de Defensa de desarrollar la Transmisión de Energía Continua y Segura de Microondas (SCOPE-M, por sus siglas en inglés), un proyecto para explorar la practicidad de aplicar la tecnología.

Antena rectificadora unida a una antena receptora. Crédito: NRL.

Usando un haz de microondas de 10 GHz, SCOPE-M se instaló en dos ubicaciones. La primera fue el Campo de Investigación del Ejército de EE.UU. en Blossom Point, Maryland, y el segundo fue en el transmisor Haystack Ultra Wideband Satellite Imaging Radar (HUSIR) en el MIT en Massachusetts.

Se eligió esta frecuencia porque no solo era capaz de transmitir incluso bajo lluvia intensa con una pérdida de potencia de menos del cinco por ciento, sino que también es segura de usar según los estándares internacionales en presencia de aves, animales y personas. Esto significa que el sistema no necesita los cortes automáticos desarrollados para sistemas anteriores basados en láser.

La prueba

En las pruebas de Maryland, el haz operó con una eficiencia del 60 por ciento. La prueba de Massachusetts no alcanzó el mismo pico de potencia, pero tuvo un nivel de potencia promedio más alto, por lo que se entregó más energía.

Antena rectificadora. Crédito: NRL.

La tecnología SCOPE-M podría usarse algún día para transmitir energía en la Tierra o desde grandes estaciones de energía solar orbitales para proporcionar electricidad a las redes nacionales las 24 horas del día, los 365 días del año. Sin embargo, una aplicación más inmediata que le interesa al DOD es transmitir energía directamente a las tropas en el campo, eliminando la necesidad de envíos de combustible vulnerable.

«Aunque SCOPE-M era un enlace de transmisión de energía terrestre, fue una buena prueba de concepto para un enlace de transmisión de energía espacial», dijo Brian Tierney, ingeniero electrónico del proyecto. «El principal beneficio de la transmisión de energía del espacio a la Tierra para el DOD es mitigar la dependencia del suministro de combustible para las tropas, que pueden ser vulnerables a los ataques».

El siguiente video analiza SCOPE-M.