Naukowcy wymyślili jak zrobić bezprzewodowy przedłużacz

Kierujący zespołem naukowców prof. Marin Soljacic wpadł na pomysł bezprzewodowego przekazu energii kilka lat temu, gdy kolejny raz w ciągu tego samego miesiąca obudził go sygnał telefonu komórkowego, który zapomniał wcześniej doładować. Pomyślał wtedy, że telefon powinien sam się troszczyć o energię - co wymagało opracowania bezprzewodowej metody przekazu energii.

Samo przekazywanie energii bez przewodów nie jest niczym nowym - wystarczy wspomnieć o falach radiowych. Jednak choć pozwalają one znakomicie przekazywać informacje, przekazywanie mocy jest nie dość wydajne. Fale radiowe rozchodzą się we wszystkich kierunkach, co znaczy, że przeważająca część energii bezużytecznie się rozprasza. Skupione wiązki mikrofal czy światła laserowego nie byłyby ani praktyczne, ani bezpieczne - pomijając niszczycielskie właściwości takiej wiązki, przekaz energii byłby możliwy tylko przy całkowitym braku przeszkód między nadajnikiem a odbiornikiem, a w przypadku poruszającego się odbiornika nadajnik musiałby mieć wyrafinowany mechanizm śledzenia.

Te trudności udało się ominąć zespołowi Soljacica, w skład którego weszli naukowcy z Massachusetts Institute of Technology. Opracowana przez nich technologia o nazwie WiTricity opiera się na wykorzystaniu rezonansu. Dwa obiekty o tej samej częstotliwości rezonansowej mogą wymieniać energię w wydajny sposób, jednocześnie nie wpływając znacząco na inne, nierezonujące obiekty.

Przytaczanym przez naukowców przykładem rezonansu mechanicznego jest dziecko na huśtawce - aby się rozhuśtać, musi się odpychać nogami lub poruszać ciałem w takim rytmie, jaki odpowiada częstotliwości rezonansowej huśtawki. Innym przykładem może być pokój, w którym znajduje się 100 kieliszków z winem - każdy wypełniony do nieco innego poziomu i mający inną częstotliwość rezonansu. Jeśli śpiewaczka o naprawdę mocnym głosie wyda długi, pojedynczy dźwięk, odpowiadający częstotliwości danego kieliszka, może to doprowadzić do jego rozpadnięcia się pod wpływem nagromadzonej energii.

W przypadku takich sprzężonych rezonatorów transmisja energii jest bardzo wydajna. Naukowcy z MIT skupili się na rezonatorach sprzężonych magnetycznie - każdy jest wyposażony w dwie miedziane cewki magnetyczne o częstotliwości liczonej w megahercach. Ich oddziaływanie ze zwykłymi obiektami, na przykład ze ścianami czy ludzkim ciałem, jest bardzo nieznaczne. Energia, która nie dociera do cewki odbiorczej, pozostaje związana z cewką nadawczą.

Na razie udało się w ten sposób zasilać żarówkę z odległości dwóch metrów, a w przyszłości można by zasilać na przykład laptopy, telefony komórkowe, odtwarzacze mp3 czy domowe roboty - bez kabli, choć tylko tam, gdzie byłyby zainstalowane odpowiednie rezonansowe nadajniki. Pozwoliłoby to w wielu przypadkach na rezygnację z drogich i ciężkich baterii lub akumulatorów.