Foi o segundo dia de uma demonstração de tecnologia de três dias no David Taylor Model Basin no Naval Surface Warfare Center em Bethesda, Maryland, onde os participantes se reuniram para ficar no escuro para olhar algo que eles quase não podiam ver.

Foi um longo alcance, sistema de transmissão de energia em espaço livre - o primeiro de seu tipo. Os participantes naquele dia, 23 de maio podia ver o próprio sistema - as duas torres de 4 metros de altura, um, um transmissor de laser de dois quilowatts, o outro, um receptor de energia fotovoltaica especialmente projetada. Mas a parte importante, o laser que irradiava 400 watts de potência em 325 metros, do transmissor para o receptor, era invisível a olho nu.

Em uma extremidade da instalação de teste - uma das maiores instalações de teste para modelos de navios do mundo - o receptor estava convertendo a energia do laser em energia DC, que um inversor estava transformando em energia CA para acender as luzes, vários laptops, e uma cafeteira que os organizadores usavam para fazer café para os participantes, ou "lattes a laser".

Como mais de uma pessoa havia notado, não foi exatamente uma cena emocionante. Mas quando você está transmitindo centenas de watts de potência com um feixe de laser, "empolgante" não é o que você deseja. Voce quer quieto, chato e, mais importante, seguro. E assim foi.

"Transmissão de energia, o conceito, existe há décadas e houve demonstrações de laboratório, mas esta é realmente a primeira e uma nova tecnologia que está sendo implementada, "explicou Tom Nugent, diretor de tecnologia da PowerLight Technologies, o fornecedor de hardware para o projeto Power Transmitted Over Laser (PTROL).

O culminar da segunda fase do projeto PTROL, a demonstração levou dois anos para PowerLight e Paul Jaffe, engenheiro eletrônico do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA. Durante um briefing que precedeu a demonstração, Jaffe havia descrito a demonstração daquele dia como histórica.

As primeiras demonstrações de transmissão de energia ocorreram em 1975, o primeiro em Waltham, Massachusetts nos laboratórios da Raytheon, e a segunda na estação Goldstone da Nasa Deep Space Network, na Califórnia. Essas foram as duas demonstrações mais importantes da história, Jaffe disse ao público.

"O terceiro que você vai ver em alguns minutos, " ele disse.

Na NRL, Jaffe tem conduzido pesquisas de energia solar baseadas no espaço por mais de uma década, concentrando-se em parte na transmissão de energia solar do espaço para a Terra. Um dos maiores desafios que ele e outros que estão trabalhando no problema enfrentaram são os enormes tamanhos necessários para o transmissor e o receptor.

"As ondas de rádio têm um comprimento de onda bastante longo e, para orientá-las com eficácia ... você precisa de uma antena realmente grande, "ele explicou." Mas à medida que o comprimento de onda fica mais curto, como acontece com a luz infravermelha, que é o que estamos usando aqui hoje, o transmissor e o receptor podem ser muito, Muito pequeno."

Os fotovoltaicos do receptor são semelhantes aos de um painel solar típico, Jaffe disse, embora sejam projetados para serem sensíveis à única cor da luz do laser, em vez do amplo espectro de luz solar. Eles convertem esse comprimento de onda específico com muito mais eficiência do que um fotovoltaico solar normal.

Ao lado de um monitor que mostra uma transmissão ao vivo de um cara, câmera altamente especializada que capturou o feixe de laser invisível como uma luz roxa disparando através da extensão escura da bacia, Jaffe chamou o sistema de transmissão de energia de uma nova capacidade notável. Ele disse que isso poderia abrir todos os tipos de possibilidades incríveis para o Departamento de Defesa e o setor privado.

Imagine usá-lo para enviar energia a locais remotos, difícil de alcançar ou sem infraestrutura, ele sugeriu. Outra aplicação potencial da tecnologia seria alimentar veículos aéreos elétricos não tripulados (UAVs), cujo tempo de voo está atualmente severamente limitado pela vida útil da bateria a bordo. A terceira fase do projeto PTROL envolverá o uso de feixes de energia para enviar energia para um UAV voador.

"Se você tem um drone elétrico que pode voar mais de uma hora, voce esta indo muito bem, "Jaffe disse." Se tivéssemos uma maneira de manter esses drones e UAVs voando indefinidamente, isso teria implicações de longo alcance. Com transmissão de energia, temos um caminho para sermos capazes de fazer isso. "

Também presente para a demonstração estava Eric Follstad com Transformation and Concept Development no U.S. Central Command. Ele comparou a capacidade de transmissão de energia proposta do UAV ao reabastecimento ar-ar para aeronaves tripuladas.

"Acho que é apenas uma extensão lógica desse conceito, "Follstad disse." Agora podemos fazer recarga solo-ar de algumas dessas plataformas elétricas que estivemos voando. "

De acordo com Jaffe, a transmissão de energia também pode tornar possível a transmissão de energia de satélites coletores de energia solar no espaço para o solo, onde for necessário, seja uma base operacional avançada, um país em desenvolvimento, ou um campo de refugiados. (A força para a demonstração naquele dia estava vindo de uma tomada elétrica no prédio.)

"Se pudéssemos capturar a luz do sol ilimitada no espaço, onde é mais brilhante do que em qualquer lugar da Terra, [poderíamos] enviá-lo para lugares onde hoje é difícil e caro levar energia, "disse ele." Se pudermos fazer isso de uma forma eficaz e fazer pela energia o que o GPS fez pela navegação, seria verdadeiramente revolucionário. "

O aspecto mais notável da demonstração, no entanto - de acordo com Jaffe e Nugent - eram os sistemas de segurança integrados da tecnologia. Ninguém na instalação de teste naquele dia estava usando óculos de proteção de laser ou qualquer outro tipo de equipamento de segurança, incluindo o pessoal que opera o sistema. Para colocar isso em perspectiva, um laser típico de apenas 1/2 watt requer óculos de proteção.

Quase todas as demonstrações de feixes de energia no passado envolveram pelo menos o risco de exposição a densidades de energia perigosas, se frequências ópticas ou de rádio ou de microondas. A segurança deste novo sistema foi validada pelo Laboratório Técnico Naval Líder para Segurança do Laser (LNTL-LS).

"Neste aqui, os sistemas de segurança tornam efetivamente impossível que alguém seja exposto a níveis perigosos de energia, "Jaffe disse.

Entre os desafios que os designers tiveram que enfrentar estão os efeitos da neve, chuva e outros fenômenos climáticos interferindo no feixe de laser. Mas os designers também pensaram muito na possibilidade de humanos ou animais cruzarem o feixe e, inadvertidamente, obterem um "rosto cheio de laser, "como disse Nugent.

Para prevenir tais acidentes, o sistema de segurança é projetado para detectar objetos antes mesmo que eles atinjam o feixe de laser, e desligue-o.

Ao lado do receptor alto estava TJ Sayles, um desenvolvedor de tecnologia sênior que lidera os esforços de desenvolvimento de produtos para PowerLight Technologies. Ele estava segurando uma longa vara, na extremidade foi afixado um disco de papelão de 15 milímetros de diâmetro com uma das faces pintada de branco e a outra de preto. Sayles chamou o disco de "análogo de objeto estranho".

Para demonstrar o sistema de segurança para a multidão, Sayles o desarmaria agitando o disco na frente da energia fotovoltaica do receptor. Cada vez que ele fazia isso, o feixe de laser seria cortado, um fato que os participantes puderam confirmar assistindo ao vídeo infravermelho ao vivo no monitor próximo.

"Estamos detectando objetos estranhos conforme eles se aproximam do feixe, e estamos desligando o feixe antes que eles possam entrar, e estamos verificando se o caminho do feixe está livre antes de ligá-lo novamente, "Sayles explicou." A rotina de reinicialização automática leva alguns segundos. "

No futuro, PowerLight pretende aumentar a potência que o feixe de laser pode transmitir, aumente a distância que o sistema pode enviá-lo, e melhorar a eficiência geral do sistema. Nugent disse que deseja que o processo de operação seja tão simples quanto ligar um interruptor de luz ou conectar um cabo de extensão.

"Você não precisa passar por alguns dias de treinamento para conectar um cabo de extensão, "Nugent disse." Este é um cabo de extensão sem fio. Portanto, você não precisa passar por um monte de treinamento para operá-lo. "

O sistema recebeu apoio e endosso da Marinha, Fuzileiros navais, Exército e Força Aérea. Espera-se que esteja pronto para fazer a transição para o Departamento de Defesa e uso comercial em um futuro próximo.