Các nhà nghiên cứu Trung Quốc thử nghiệm thành công hệ thống truyền điện không dây tới nhiều mục tiêu đang di chuyển cùng lúc, mở ra triển vọng phát triển điện Mặt Trời ngoài không gian.

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc vừa công bố thành công trong việc thử nghiệm hệ thống truyền tải điện không dây có khả năng cấp năng lượng cho nhiều mục tiêu đang di chuyển cùng lúc. Thành tựu này được đánh giá là một bước tiến quan trọng, mở ra triển vọng hiện thực hóa các dự án điện Mặt Trời ngoài không gian trong tương lai.

Công nghệ này được phát triển bởi nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Khoa học Kỹ thuật Điện tử Tây An, đặt tại thành phố Tây An, tỉnh Thiểm Tây, Tây Bắc Trung Quốc.

Trung tâm của hệ thống là một tháp thử nghiệm cao khoảng 75 m, được xây dựng để kiểm chứng khả năng truyền tải năng lượng trên mặt đất trước khi triển khai cho các ứng dụng ngoài quỹ đạo.

Theo thông tin từ Tân Hoa Xã, nền tảng kiểm chứng công nghệ đã được hoàn thiện từ năm 2022. Gần đây, nhóm nghiên cứu tiếp tục đạt bước đột phá khi thử nghiệm thành công việc truyền điện đồng thời đến nhiều thiết bị đang chuyển động.

Truyền thành công 1.180W điện ở khoảng cách 100m

Trong một cuộc thử nghiệm thực tế, hệ thống đã truyền thành công công suất điện khoảng 1.180W ở khoảng cách gần 100 m, đồng thời duy trì độ chính xác cao trong việc điều khiển chùm vi sóng.

Đây được xem là yếu tố đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng tương lai như:

• Cung cấp điện cho vệ tinh ngoài quỹ đạo
• Máy bay không người lái (drone)
• Các cơ sở nghiên cứu trên Mặt Trăng
• Hệ thống năng lượng ngoài không gian

Khả năng kiểm soát chính xác chùm năng lượng giúp duy trì kết nối ổn định với mục tiêu, ngay cả khi đối tượng liên tục thay đổi vị trí.

Thử nghiệm truyền điện cho drone đang bay

Nhóm nghiên cứu do kỹ sư Đoàn Bảo Nham (Duan Baoyan) dẫn đầu cũng tiến hành thử nghiệm truyền điện tới máy bay không người lái trong quá trình di chuyển.

Kết quả cho thấy:

• Drone bay ở tốc độ khoảng 30 km/h
• Khoảng cách truyền điện gần 30 m
• Thiết bị nhận được khoảng 143W điện năng

Kết quả này cho thấy hệ thống không chỉ hoạt động với các mục tiêu cố định mà còn có khả năng theo dõi và cung cấp năng lượng cho các thiết bị đang di chuyển liên tục.

Hiệu suất hiện đạt hơn 20%

Theo nhóm nghiên cứu, hiệu suất truyền tải điện không dây tổng thể hiện đạt khoảng 20,8%, tức chỉ khoảng một phần năm năng lượng đầu vào được chuyển đổi thành điện năng sử dụng thực tế.

Mặc dù tỷ lệ này chưa ở mức tối ưu, các nhà khoa học cho rằng thách thức lớn nhất hiện nay không nằm ở hiệu suất truyền tải mà ở khả năng duy trì kết nối chính xác với các mục tiêu di động.

Việc theo dõi liên tục các đối tượng đang di chuyển trong thời gian thực được đánh giá là bài toán kỹ thuật phức tạp hơn nhiều so với truyền điện trong môi trường cố định.

So sánh với thử nghiệm trước đây của NASA

Để đánh giá mức độ phát triển của công nghệ, giới nghiên cứu đưa ra so sánh với thử nghiệm từng được thực hiện bởi NASA.

Năm 1975, Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA đã tiến hành truyền tải điện bằng vi sóng với hiệu suất tổng thể đạt khoảng 54%.

Tuy nhiên, thử nghiệm của NASA được thực hiện trong môi trường kiểm soát nghiêm ngặt và chủ yếu hướng tới các mục tiêu cố định. Trong khi đó, hệ thống của Trung Quốc phải xử lý thêm yếu tố phức tạp là theo dõi và truyền điện cho nhiều mục tiêu đang chuyển động cùng lúc.

Mở đường cho điện Mặt Trời ngoài không gian

Công nghệ truyền điện bằng vi sóng từ lâu được xem là nền tảng quan trọng cho các dự án điện Mặt Trời ngoài không gian.

Theo mô hình này, các tấm pin Mặt Trời được đặt trên quỹ đạo sẽ liên tục hấp thụ năng lượng từ Mặt Trời rồi chuyển đổi thành điện năng. Nguồn điện sau đó được truyền về Trái Đất thông qua sóng vi ba thay vì phụ thuộc vào thời tiết hoặc chu kỳ ngày – đêm như các hệ thống điện Mặt Trời mặt đất hiện nay.

Nếu được thương mại hóa thành công trong tương lai, công nghệ này có thể tạo ra nguồn năng lượng sạch ổn định, góp phần thay đổi cách nhân loại khai thác năng lượng quy mô lớn.