در سال ۱۹۰۴ بود که نیکولا تسلا نسبت به یک ایده وسواس پیدا کرد. وی این نظریه را مطرح کرد که الکتریسیته می‌تواند از طریق هوا در فواصل طولانی منتقل شود چه از طریق یک سری از برج‌های استراتژیک و یا از طریق یک سیستم بالن معلق، اما در آن سالها همه چیز طبق برنامه پیش نرفت و آرزوهای تسلا برای یک منبع برقجهانیبی‌سیم هرگز محقق نشد.
آنچه در این مقاله می خوانید:
البته اصل نظریه رد نشد چراکه صرفاً به یک قدرت فوق‌العاده احتیاج داشت که در آن زمان به آن دست نیافت. اکنون یک مقاله تحقیقاتی حاکی از آن است که معماران شبکه G5 ممکن است ناخواسته آنچه را تسلا در آغاز قرن بیستم موفق به ساخت آن نشد، بسازند؛ یک شبکه برق بیسیم که می‌تواند برای شارژ یا تأمین انرژی دستگاه‌های کوچک جاسازی شده در اتومبیل‌ها، خانه‌ها، محل کار و کارخانه‌ها سازگار باشد.
شبکه‌های G5
چند دهه پیش کشف شد که یک پرتو رادیویی کاملاً متمرکز می‌تواند نیرو را در فواصل نسبتاً زیاد بدون استفاده از سیم برای حمل شارژ انتقال دهد. اکنون از همین فناوری _آخرین نسل فناوری برای پرتوی اتصال اینترنت به تلفن از طریق امواج رادیویی منتقل شده از آنتن محلی_ در شبکه G5 استفاده شده است.
این فناوری G5 با هدف افزایش ظرفیت ۱۰۰۰ برابری نسبت به نسل گذشته G4، اجازه می‌دهد تا در هر کیلومترمربع حداکثر یک‌میلیون کاربر متصل شوند. از طرفی، ازآنجاکه G5 به شبکه متراکمی از دکل‌ها و یک سری آنتن قدرتمند متکی است، ممکن است همان زیرساخت با برخی تنظیمات بتواند برق را به دستگاه‌های کوچک منتقل کند و یک شبکه بیسیم ایجاد کند.
اما انتقال هنوز از نقص اصلی برج‌های تسلا رنج خواهد برد؛ مسائلی همچون اتلاف زیاد انرژی که توجیه آن با توجه به فوریت بحران آب‌وهوا ممکن است دشوار باشد.
جادوی مهندسی
برای ایجاد یک شبکه برق بیسیم چه چیزهایی لازم است؟ G5 برای پشتیبانی از به‌روزرسانی‌ها، از جادوی مهندسی استفاده می‌کند و این جادو به سه بخش تقسیم می‌شود:
- شبکه‌های بسیار متراکم با دکل‌های بسیار زیاد
- فناوری آنتن ویژه و گنجاندن انتقال موج میلی‌متر (mmWave) در کنار باندهای سنتی
- mmWave، با هزینه مسافت و انتقال کوتاه‌تر که پهنای باند بیشتری را باز می‌کند.
به‌طور پیش‌فرض، اکثر روترهای WiFi در باند ۲ گیگاهرتز کار می‌کنند. اگر روتر شما یک گزینه ۵ گیگاهرتزی دارد، متوجه خواهید شد که فیلم‌ها راحت‌تر پخش می‌شوند اما برای کار با آن باید نزدیک به روتر باشید.
چنانچه فرکانس را بیشتر افزایش دهید (مانند mmWave که با سرعت ۳۰ گیگاهرتز یا بیشتر کار می‌کند) بهبودهای بیشتری در پهنای باند مشاهده می‌کنید اما برای دسترسی به آن باید به ایستگاه پایه نزدیک‌تر باشید. به همین دلیل است که دکل‌های G5 دارای خوشه بیشتری نسبت به دکل‌های G4 هستند.
آخرین جادو، اضافه کردن آنتن‌های بیشتر است. چیزی بین ۱۲۸ تا ۱۰۲۴ عدد که در مقایسه با عدد ۲ برای G4 بسیار زیاد است. آنتن‌های متعدد به دکل‌ها این امکان را می‌دهد تا صدها پرتو مداد مانند را جهت هدف قرار دادن دستگاه‌های خاصی تشکیل دهند و همچنین اینترنت کارآمدتر و قابل‌اطمینان‌تری برای تلفن فراهم می‌کند.
این‌ها اتفاقاً همان مواد اولیه لازم برای ایجاد شبکه برق بیسیم هستند. افزایش تراکم شبکه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا امکان استفاده از باندهای mmWave برای انتقال امواج رادیویی مختلف را ایجاد می‌کند که می‌تواند هم اتصال اینترنت و هم برق را فراهم کند. دکل‌های G5 از خوشه‌های بیشتری نسبت به نمونه‌های قبلی خود برخوردار هستند.
آزمایش با قدرت G5
در این آزمایشات از انواع جدید آنتن برای سهولت شارژ بیسیم استفاده شده است. محققان توانستند در آزمایشگاه توان G5 را در فاصله نسبتاً کوتاه، کمی بیش از ۲ متر تابش دهند، اما محققان انتظار دارند که نسخه بعدی دستگاه آن‌ها بتواند ۶Μw (6 میلیونیم وات) را با فاصله ۱۸۰ متر انتقال دهد. اینترنت اشیا فقط در عمیق‌ترین حالت خواب حدود ۵Μw مصرف می‌کنند.
مطمئناً با توسعه الگوریتم‌های هوشمندانه و الکترونیک کارآمدتر، دستگاه‌های اینترنت اشیا برای عملکرد خود به انرژی کمتری نیاز دارند اما در حال حاضر ۶Μw هم مقدار بسیار کمی از انرژی است. این بدان معناست که حداقل در حال حاضر، بعید است که انرژی شبکه برق بیسیم G5 برای شارژ تلفن همراه شما در طول روز شکل بگیرد.
اما این می‌تواند دستگاه‌های اینترنت اشیا مانند حسگرها و دزدگیرها را شارژ یا روشن کند و البته انتظار می‌رود که در آینده گسترده نیز بشوند. به‌عنوان‌مثال، در کارخانه‌ها، صدها حسگر اینترنت اشیا برای نظارت بر شرایط موجود در انبارها، پیش‌بینی خرابی در ماشین‌آلات یا ردیابی حرکت قطعات در امتداد یک خط تولید استفاده می‌شود. امکان تابش مستقیم برق به دستگاه‌های اینترنت اشیا، حرکت به سمت روش‌های تولید بسیار کارآمدتر را نوید می‌دهد.
مشکلات ابتدایی
اما پیش از هر چیز چالش‌هایی وجود دارد که باید بر آن‌ها غلبه کرد. برای تأمین شبکه برق بیسیم، دکل‌های G5 حدود ۳۱ کیلووات انرژی مصرف می‌کنند. از طرفی چون دانشمندان به‌طور گسترده‌ای نگران این موضوع هستند که فناوری G5 می‌تواند باعث سرطان شود، این میزان انرژی ناشی از دکل‌ها می‌تواند خطرآفرین باشد.
یک محاسبه تقریبی نشان می‌دهد که کاربران باید حداقل ۱۶ متر از دکل‌ها فاصله داشته باشند تا مطابق با مقررات ایمنی تعیین شده باشند. گفته می‌شود این فناوری در مراحل ابتدایی است. مطمئناً ممکن است رویکردهای آینده، مانند آنتن جدید با پرتوهای باریک‌تر و هدفمندتر، بتوانند به میزان قابل توجهی انرژی مورد نیاز و هدر رفته توسط هر دکل را کاهش دهند.
تحقق آرزوی تسلا و شبکه برق بیسیم
در حال حاضر، سیستم پیشنهادی تقریباً یادآور “Wonkavision” خیالی در چارلی و کارخانه شکلات سازی رولد دال است که به شهرت شیرینی پزی در تلویزیون دست یافت. او مجبور بود از یک شکلات بزرگ برای تولید یک نوع بسیار کوچک‌تر در بخش دیگر استفاده کند.
ازآنجاکه در مقایسه با قدرتی که به دستگاه‌ها می‌رسد، مقدار زیادی انرژی مصرف می‌شود، بنابراین، در حال حاضر قدرت بیسیم G5 در حد حدس و گمان است. اما اگر مهندسان بتوانند راه‌های کارآمدتری برای پرتوی برق از طریق هوا پیدا کنند ممکن است رؤیای نیکولا تسلا در مورد شبکه برق بیسیم محقق شود.
دیدگاه شما درباره این مقاله چیست ؟