La DARPA vuole potenziare le basi militari con il laser

"Questa è Internet per l'energia."

Nella foto sopra: i Marines statunitensi ispezionano un sistema aereo senza pilota tattico RQ-7B Shadow. Il drone Shadow è in grado di fornire ricognizione, sorveglianza e un designatore laser per il supporto aereo. Area di addestramento di Pohakuloa, Hawaii, 2015.

I futuri avamposti militari statunitensi potrebbero non fare più affidamento su convogli che trasportano carburante diesel per l’energia elettrica, ma invece su un sistema di droni che lo trasmettono in modalità wireless attraverso il cielo.

La nuova iniziativa POWER (Persistent Optical Wireless Energy Relay) della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) utilizzerebbe i laser per trasmettere elettricità attraverso i teatri militari, salvando vite umane riducendo il numero di convogli militari necessari per mantenere in funzione le basi avanzate. Anche se il sistema probabilmente incontrerebbe gli stessi problemi che colpiscono gli altri laser, sarebbe un enorme vantaggio per le forze di spedizione del Pentagono in tutto il mondo.

Il programma POWER progetterà e implementerà ciò che l'agenzia chiama "relè di energia ottica aviotrasportati". Droni senza equipaggio rimarranno in quota, dotati di relè in grado di trasmettere raggi laser ad alta potenza.

Il sistema funzionerebbe così: una centrale elettrica militare, forse anche nucleare, genererebbe elettricità e poi la trasformerebbe in un raggio laser coerente. Il raggio verrebbe puntato su un drone relè, che a sua volta lo teletrasmetterebbe più avanti lungo la linea verso un altro drone. Infine, l’ultimo drone lo punterebbe verso una base militare o un avamposto dove il laser verrebbe riconvertito in elettricità.

"Questa è Internet per l'energia", afferma nell'annuncio il colonnello Paul Calhoun, responsabile del programma POWER della DARPA.

Nel 2009, Wired ha riferito che la guerra degli Stati Uniti in Afghanistan ha utilizzato una media di 22 galloni di gasolio per soldato ogni giorno. Oltre al prezzo di mercato, il carburante da trasportare sul campo di battaglia costa 45 dollari al gallone. "Il carburante", ha riferito Wired, "deve essere portato nelle basi isolate dell'Afghanistan. Il che espone il convoglio americano ad attacchi bomba improvvisati. Il che porta invariabilmente alla morte delle truppe".

Un modo semplice per inviare energia elettrica a un avamposto militare presenterebbe numerosi vantaggi. Ridurrebbe la quantità di carburante necessaria per essere trasportato su camion verso basi remote, eliminando il costo delle spese di trasporto e il rischio per i conducenti. Eliminerebbe la necessità di generatori per convertire il carburante diesel in elettricità, eliminando la necessità di manutenzione del generatore e, come problema di qualità della vita, l’odore costante dei gas di scarico diesel.

Un sistema del genere non eliminerebbe la necessità di tutto il carburante diesel, almeno per ora. La maggior parte dei veicoli militari statunitensi, incluso il sostituto dell’Humvee degli anni ’80, il Joint Light Tactical Vehicle, richiederebbero ancora vero carburante diesel. I futuri veicoli, costruiti con motori ibridi, potrebbero richiedere più elettricità e meno carburante, o addirittura smettere del tutto di utilizzare carburante.

Tuttavia, la trasmissione di potenza basata sul laser presenterebbe alcuni problemi inerenti ai laser. Un camion che trasporta 1.000 litri di gasolio arriverà a destinazione con 1.000 litri di gasolio. I laser, d’altro canto, perdono coerenza a distanza, quindi ci si aspetterebbe una certa perdita di energia. Il problema peggiora quando il laser passa attraverso fumo, polvere o particelle d'acqua. I relè dei droni dovrebbero stare un passo avanti rispetto al tempo, evitando nuvole e maltempo. Se le condizioni meteorologiche o altri problemi interrompessero completamente la trasmissione, lo stoccaggio della batteria in loco potrebbe fornire energia fino al suo passaggio.

La DARPA ritiene che la sfida più grande risieda nel processo di conversione, dall'elettricità al laser e viceversa, mentre l'energia passa tra i droni. "In una rete multi-hop, la conversione da un'onda di propagazione in elettricità e di nuovo all'onda di propagazione in ciascun nodo accumula rapidamente perdite inaccettabili. Ognuna di queste conversioni è relativamente inefficiente e moltiplicarle lungo una catena è poco pratico", si legge nell'annuncio. spiega.

La soluzione, afferma Calhoun, "è costituita da efficienti relè di trasmissione di potenza che reindirizzano le trasmissioni di energia ottica massimizzando al tempo stesso la qualità del raggio in ogni punto lungo il percorso".