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无线充电没新意?我来跟你聊聊有趣的激光充电

  • 未来频道
  • 时间:2021-06-02 20:59
  • 阅读:506

 说起手机无线充电,大家的第一反应可能是:鸡肋。确实,目前的无线充电,还只是停留在使用特定的无线充电板阶段,虽然手机厂商们在新一代的无线充电板上采用了快充技术,速度相比从前提升不少,但想想看,将你的手机插到充电器上,或者放在无线充电板上,两者差别其实并不大,所以无线充电在现阶段使用场景上并没有特别的吸引力。

        不过就在前两天,俄罗斯一家名叫「能源」的火箭航天公司做了一项特别的实验,他们利用激光为 1.5 公里以外的手机充电 1 小时,这让大家印象中的手机充电又添加了更多的想象。  

  这个实验是在两座相隔 1.5 公里的大楼间完成的。通过在其中一个屋顶安装激光发射器,另一个屋顶安装对光板,并且在对光板上加入了常规移动电话充电端口,能为手机进行充电。由于激光的能量集中且非常强,所以利用对光板上的接收器,能够将激光转化为电能输送给手机。在这个过程中,虽然对光板长度只有 10cm,但依然精确地接收到了激光,准确度上令人惊叹。

     激光充电早已有先例 

 实际上,微软亚洲研究院在 2015 年曾经做过关于利用光线充电的原型,当时被称为 AutoCharge。不同的是,当时利用的是将太阳光聚集成光束,然后一个特殊的充电器能够锁定你放在桌子上的手机,并且转化成电能为手机充电。由于光束较为集中,因此在整个充电效果上,理论上能达到插座充电的速度。  

        有人会说,这不就和现在的无线充电类似吗,还是要放在一个特定的地方。其实,AutoCharge 的核心思想是让用户将智能手机随手放在桌子,通过充电器的识别来判断设备的位置来充电,这个过程不需要用户的刻意放置。当充电完成,充电器能够通过传感器识别出手机电池已经充满并自动关闭光束充电开关,这就意味着,你可以随时将手机随意摆放,同时进行充电,充好了它会自动关闭,完全的自动化充电操作。  

       不过,为了实现它,微软研究人员称,这项技术需要更成熟的太阳能技术,同时又被限制在了室内空间。所以这个原型实验仍然远离实际产品,需要许多方面进一步改进。  


       当然,其实红外线也可被用于充电技术中,这种方式将不受光的束缚。而且利用激光充电的方法还需要内置一套安全机制,让设备可以在光束中断时立即识别响应,并且能够以毫秒为单位的计时速度瞬间关闭充电系统,以此来保障激光充电的安全性。但这个原型证明了「利用激光充电」的可行性,并且,这也是手机和其他移动设备朝自动充电迈出的重要一步。  

        关于激光充电,我们其实可以有更多想象  

       首先,是给无人机充电。大家知道,续航时间短一直是无人机的主要缺点之一。增加电池就会让无人机增加重量,而重量增加无疑会增大无人机的负担,导致飞行时间得不到有效地增强,因此在目前电池产业没有重大突破的前提下,让无人机飞行时间大幅度增加会成为一个恶性循环。而为了提高其续航时间,科学家们没少下功夫。  

       前段时间伦敦帝国理工学院在实验室里成功制造了一个无线电充电装置,通过一个又双层电路板组成的充电底座(上面蚀刻有无线电发射器)另外还搭载的是 13.56MHz 逆变器,能够为电路板持续供电。让一架无人机(四轴)在没有电池的情况下能飞行到 12.7cm 的高度,可以说是让大家有了非常多的想象。  


  但是这个通过无线充电底座供电的方式存在的问题也非常多,首先就是充电底座的效率低下,它需要非常强的电能提供转化才能让无人机飞行到足够的高度。  另外,如果想要让无人机持续不断地飞下去,就意味着需要在飞行线路上持续不断的建造无线充电底座,这也是一项浩大的工程。而且根据伦敦帝国理工学院的 Samer Aldhaher 所说,无线充电底座产生的高频电流会对周围的物体产生一定程度的损伤,所以并不是一个好方法。  

        既然「无线充电」的路子不通,那么激光充电或许会成为另一个可以尝试的新方法。通过激光充电,首先解决的会是距离问题,如前文介绍的,实际上我们已经能够在 1-2 公里的距离内为手机进行充电了,那就意味着这个过程不需要再修建大型的充电底座。  

        并且,实际上我们在利用激光来提供电能转化这件事情上已经有过先例,LazerMotive 公司早在 2010 年就通过激光提供能量让无人机在空中连续飞行 12 小时。

而且,洛克希德·马丁公司和LazerMotive公司的研究结果表明, 技术可以极大地提高其续航能力。他们利用全新的激光充电系统,令 Stalker 无人机在空中连续飞行了 48 小时,增加无人机续航时间 2400%。这说明激光充电不但是可能的,而且是非常有前景的,但要解决的恐怕是生成激光能量的巨大消耗以及制造激光发生器的成本问题了。  

       所以,还是回到我们开始说到的「能源」火箭航天公司身上,作为一家航天公司,通过激光为手机充电自然不是其本意。用「能源」的工程师维塔利·卡普拉诺夫的话来说,他们想要做的实际上是「让专业人员就可以给小型无人机远程充电」。按照计划,1 年后他们就可以将「激光充电」应用于大型无人机。小型无人机据说再过两三个月就会进行实验,非常让人期待。  


  另外,「能源」公司还表示,未来在太空中,利用激光来为宇宙飞船充电也会成为可能。正如「能源」公司新一代航天器能源系统部主管维亚切斯拉夫·图加延科的说法:「高效激光系统的问世,使未来从一个安装强大能源装置的航天器向其他安装接收转换器的航天器输送能量成为可能,从而为开发太空创造了新机会。」 


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