أعترف أن القوة المشعة للطيران هي فكرة شنيعة. إذا لم تمنع الفيزياء ذلك، فمن المحتمل أن يفعله المنظمون الفيدراليون أو الركاب المتوترون. ولكن بالمقارنة مع المقترحات الأخرى لإزالة الكربون من الطيران، هل هذا جنون إلى هذا الحد؟

البطاريات، والهيدروجين، والوقود البديل المعتمد على الكربون - لا شيء تم تطويره حتى الآن يمكنه تخزين الطاقة بثمن رخيص وبكثافة مثل الوقود الأحفوري، أو تلبية احتياجات السفر الجوي التجاري كما نعرفها بشكل كامل. إذًا، ماذا لو تخلينا عن تخزين كل الطاقة على متن الطائرة وقمنا بدلاً من ذلك بنقلها من الأرض؟ اسمحوا لي أن أرسم ما يتطلبه الأمر لجعل هذه الفكرة تطير. بالنسبة لمصدر الطاقة اللاسلكية، من المرجح أن يختار المهندسون الموجات الدقيقة لأن هذا النوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي يمكن أن يمر دون إزعاج عبر السحب ولأن أجهزة الاستقبال على الطائرات يمكن أن تمتصه بالكامل، مع ما يقرب من الصفر من المخاطر على الركاب.

لتشغيل طائرة متحركة، يجب إرسال إشعاع الموجات الدقيقة في شعاع محكم وقابل للتوجيه. ويمكن القيام بذلك باستخدام التكنولوجيا المعروفة باسم المصفوفة المرحلية، والتي تستخدم عادة لتوجيه حزم الرادار. مع انتشار عدد كافٍ من العناصر بشكل كافٍ وجميعها تعمل معًا، يمكن أيضًا تكوين المصفوفات الطورية لتركيز الطاقة على نقطة على مسافة معينة، مثل هوائي الاستقبال على المستوى.

تعمل المصفوفات المرحلية على مبدأ التداخل البناء والتداخل المدمر. بطبيعة الحال، سوف يتداخل الإشعاع الصادر عن عناصر الهوائي. في بعض الاتجاهات، سوف تتداخل الموجات المشعة بشكل مدمر ويلغي بعضها بعضًا، وفي اتجاهات أخرى، ستتساقط الموجات تمامًا في الطور، وتتجمع معًا بشكل بناء. عندما تتداخل الموجات بشكل بناء، تشع الطاقة في هذا الاتجاه، مما يخلق شعاعًا من الطاقة يمكن توجيهه إلكترونيًا.

لذا فإن إرسال الطاقة إلى الطائرات قد لا يكون أمرًا جنونيًا تمامًا. ولكن من فضلكم ابقوا جالسين مع ربط أحزمة الأمان؛ هناك بعض الاضطراب في المستقبل لهذه الفكرة. تحتاج طائرة بوينج 737 عند الإقلاع إلى حوالي 30 ميجاوات، أي ما يعادل ألف مرة من الطاقة التي أظهرتها أي تجربة لإشعاع الطاقة. لن يكون الارتقاء إلى هذا المستوى مع الحفاظ على الديناميكية الهوائية (والقابلية للطيران) لطائراتنا أمرًا سهلاً.

خذ بعين الاعتبار تصميم الهوائي الموجود على الطائرة، والذي يستقبل موجات الميكروويف ويحولها إلى تيار كهربائي لتشغيل الطائرة. يجب أن يتم بناء هوائي التصحيح هذا على الأسطح السفلية للطائرة مع وضع الديناميكا الهوائية في الاعتبار. سيتم تعظيم نقل الطاقة إلى الحد الأقصى عندما تكون الطائرة فوق المحطة الأرضية مباشرةً، ولكنه سيكون محدودًا للغاية في بقية الوقت، عندما تكون المحطات الأرضية أمام الطائرة أو خلفها. في تلك الزوايا، ينشط الشعاع فقط الأسطح الأمامية أو الخلفية للطائرة، مما يجعل من الصعب بشكل خاص الحصول على طاقة كافية.

يجب أيضًا أن يكون وزن الهوائي قليلًا جدًا ويقلل من اضطراب تدفق الهواء فوق الطائرة. إن المساس بهندسة الهوائي لأسباب ديناميكية هوائية قد يقلل من كفاءته. تبلغ كفاءة نقل الطاقة الحديثة حوالي 30 بالمائة فقط، لذا لا يمكن للهوائي المستقيم أن يتحمل التنازل أكثر من اللازم.

ويجب أن تعمل جميع هذه المعدات في مجال كهربائي تبلغ قوته حوالي 7000 فولت لكل متر، وهي قوة شعاع الطاقة. يمكن للمجال الكهربائي الموجود داخل فرن الميكروويف، والذي تبلغ قوته حوالي الثلث فقط، أن يخلق تفريغًا هاليًا، أو قوسًا كهربائيًا، بين أسنان شوكة معدنية، لذا تخيل فقط ما قد يحدث داخل إلكترونيات المستقيم.

وبالحديث عن أفران الميكروويف، يجب أن أذكر أنه لمنع الركاب من الطهي في مقاعدهم، فإن النوافذ في أي طائرة ذات عوارض كهربائية ستحتاج بالتأكيد إلى نفس الشبكة السلكية الموجودة على أبواب أفران الميكروويف - لإبقاء تلك الحقول الساخنة خارج الغرفة. طائرة. لكن الطيور لن تتمتع بهذه الحماية.

ومقارنة بالعقبات القانونية والعقبات الهندسية التي يتعين علينا التغلب عليها في الجو، فإن تحديات بناء مصفوفات الإرسال على الأرض، رغم ضخامة حجمها، تبدو متواضعة. المشكلة هي العدد المذهل منها التي يجب بناؤها.

في حين أن ما وصفته ممكن من الناحية النظرية، إلا أن المهندسين في الواقع لم يبثوا سوى جزء صغير من كمية الطاقة اللازمة للطائرة، ولم يفعلوا ذلك إلا على مسافات أقصر بكثير.

وتحمل ناسا الرقم القياسي من تجربة أجريت عام 1975، عندما أرسلت 30 كيلووات من الطاقة لمسافة 1.5 كيلومتر باستخدام طبق بحجم منزل. ولتحقيق هذا العمل الفذ، استخدم الفريق جهازًا تناظريًا يسمى كليسترون. تتسبب هندسة الكليسترون في تذبذب الإلكترونات بطريقة تؤدي إلى تضخيم الموجات الميكروية ذات تردد معين، مثلما تتسبب هندسة الصافرة في تذبذب الهواء وإنتاج نغمة معينة.

تعتبر كليسترونات وأبناء عمومتها، المغنطرونات المجوفة (الموجودة في أفران الميكروويف العادية)، فعالة جدًا بسبب بساطتها. لكن خصائصها تعتمد على هندستها الدقيقة، لذلك من الصعب تنسيق العديد من هذه الأجهزة لتركيز الطاقة في شعاع ضيق.

في السنوات الأخيرة، سمح التقدم في تكنولوجيا أشباه الموصلات لمذبذب واحد بتشغيل عدد كبير من مكبرات الصوت ذات الحالة الصلبة في تنسيق طور شبه مثالي. وقد سمح ذلك بتركيز الموجات الدقيقة بشكل أكثر إحكامًا مما كان ممكنًا من قبل، مما أتاح نقل الطاقة بشكل أكثر دقة عبر مسافات أطول.