Nikola Tesla: 5G võrk suudaks realiseerida tema unistuse traadita elektrist

Nikola Tesla

Pilt kaudu Wallsdesk

See artikkel Nikola Tesla ja traadita elektri kohta avaldatakse siin uuesti loaga Vestlus . Seda sisu jagatakse siin, kuna see teema võib Snopesi lugejaid huvitada, kuid see ei tähenda Snopesi faktikontrollijate ega toimetajate tööd.



kui palju on tiigermets väärt

Oma karjääri haripunktis sattus teerajaja elektriinsener Nikola Tesla idee kinnisideeks. Ta esitas teooria, et elektrienergiat saab edastada juhtmeta õhu kaudu pikkade vahemaade tagant - kas strateegiliselt asetsevate tornide seeria kaudu või hüpates üle riputatud õhupallide süsteemi.



Asjad planeerima ei läinud ja Tesla ambitsioonid globaalse traadita elektrivarustuse saavutamiseks ei realiseerunud kunagi. Kuid teooriat ennast ei lükatud ümber: see oleks lihtsalt nõudnud erakordset võimsust, millest suur osa oleks raisatud.

Nüüd, uurimistöö on välja pakkunud, et 5G võrgu arhitektid võisid tahtmatult ehitada selle, mida Tesla 20. sajandi vahetusel ei suutnud ehitada: „traadita elektrivõrgu”, mida saaks kohandada autodesse, kodudesse, töökohtadesse ja majadesse sisseehitatud väikeste seadmete laadimiseks või toiteks tehased.



Kuna 5G tugineb tihedale mastivõrgule ja võimsale antenniseeriale, on võimalik, et sama infrastruktuur võib koos mõningate muudatustega edastada väikestele seadmetele energiat. Kuid ülekandel on endiselt Tesla tornide peamine puudus: suur energia raiskamine, mida võib kliimakriisi pakilisuse tõttu olla raske põhjendada.

5G võrgud

Mustvalge foto elektritornist

Üks Tesla tornidest, pildistatud 1904. aastal.
Wikimedia

Aastakümneid tagasi avastati, et tihedalt fokuseeritud raadiokiir suudab võimsust edastada suhteliselt suurtel vahemaadel, ilma laengu kandmiseks traadita. Sama tehnoloogiat kasutatakse nüüd ka 5G võrk : uusima põlvkonna tehnoloogia Interneti-ühenduse edastamiseks telefoniga kohalikult antennilt edastatud raadiolainete kaudu.



Selle 5G tehnoloogia eesmärk on pakkuda a 1000-kordne võimsuse kasv viimase põlvkonna 4G kaudu, et ruutkilomeetri kohta saaks ühendust luua kuni miljon kasutajat - muutes need hetked muusikafestivalidel või spordiüritustel signaali otsimiseks minevikku.

Nende versiooniuuenduste toetamiseks kasutab 5G mõnda insenerimaagiat ja seda maagiat jaguneb kolmeks osaks: väga tihedad võrgud, millel on palju rohkem maste, spetsiaalne antennitehnoloogia ja millimeetri laine (mmWave) ülekanne traditsiooniliste ribade kõrval.

Viimane neist, mmWave, avab palju suurema ribalaiuse väiksemate edastuskauguste hinnaga. Konteksti jaoks töötab enamik WiFi-ruutereid 2GHz sagedusribas. Kui teie ruuteril on valik 5 GHz, olete märganud, et filmid voogesitatakse sujuvamalt, kuid selle toimimiseks peate olema ruuterile lähemal.

naine magab koos surnud mehega ja jääb rasedaks

Suurendage sagedust veelgi (näiteks mmWave, mis töötab sagedusel 30 GHz või rohkem) ja näete veelgi suuremat ribalaiuse paranemist - kuid sellele juurdepääsemiseks peate olema tugijaamale lähemal. Seetõttu on 5G mastid tihedamalt rühmitatud kui 4G mastid.

5G antennimoodul mastil

5G mastid on tihedamalt rühmitatud kui nende eelkäijad.
Lisic / Shutterstock

Viimane maagia on lisada palju rohkem antenne - vahemikus 128 kuni 1024, võrreldes 4G jaoks palju väiksema arvuga (mõnel juhul ainult kaks). Mitu antenni võimaldavad mastidel moodustada sadu pliiatsitaolisi talasid, mis on suunatud konkreetsetele seadmetele, pakkudes teie telefonile liikvel olles tõhusat ja usaldusväärset internetti.

Need on juhtumisi samad toorained, mida on vaja traadita elektrivõrgu loomiseks. Suurenenud võrgutihedus on eriti oluline, sest see avab võimaluse kasutada mmWave-ribasid erinevate raadiolainete edastamiseks, mis võivad kanda nii Interneti-ühendust kui ka elektrit.

5G võimsusega katsetamine

The katsed kasutas traadita laadimise hõlbustamiseks uut tüüpi antenne. Laboris suutsid teadlased 5G võimsust edastada suhteliselt lühikese, veidi üle 2 meetri kaugusel, kuid nad eeldavad, et nende seadme tulevane versioon suudab edastada 6μW (6 miljondikku vatti) 180 meetrit.

Selle konteksti vaatamiseks tarbivad ühised asjade Interneti (IoT) seadmed ringi 5μW - kuid ainult siis, kui nad on kõige sügavamas unerežiimis. Muidugi nõuavad IoT-seadmed nutikate algoritmide ja tõhusama elektroonika väljatöötamiseks töötamiseks üha vähem energiat, kuid 6μW on ikkagi väga väike võimsus.

george floydi karistusregister

See tähendab vähemalt seda, et 5G traadita toide pole tõenäoliselt oma päeva jooksul mobiiltelefoni laadimiseks otstarbekas. Kuid see võib laadida või toita Interneti-seadmed nagu andurid ja alarmid, mis on eeldatavasti laialdane levik tulevikus.

Näiteks tehastes kasutatakse tõenäoliselt sadu IoT andureid ladude tingimuste jälgimiseks, masinate rikete ennustamiseks või osade liikumise jälgimiseks tootmisliinil. Võimalus otse nendele IoT-seadmetele elektrit kiirendada soodustab liikumist palju tõhusam tootmistavad.

Hammaste tekkimise probleemid

Kuid enne seda tuleb väljakutseid ületada. Juhtmevaba energia saamiseks kulutavad 5G mastid umbes 31kW energiat - see vastab 10 pidevalt keevale veekeetjale.

Kuigi muret selle pärast, et 5G tehnoloogia võib põhjustada vähki, on laialt levinud teadlaste poolt lahti lükatud , võib selline mastidest eralduv võimsus olla ohtlik. A ligikaudne arvutus soovitab kasutajaid ohutuse tagamiseks hoida mastidest vähemalt 16 meetri kaugusel määrused määras USA föderaalne sidekomisjon.

See tähendab, et see tehnoloogia on alles lapsekingades. Kindlasti on võimalik, et tulevased lähenemisviisid, näiteks kitsamate ja sihipärasemate kiirtega uus antenn, võivad märkimisväärselt vähendada energiat, mida iga mast vajab.

Praegu meenutab kavandatav süsteem pigem väljamõeldud “ Wonkavision ”Roald Dahli filmis Charlie ja šokolaadivabrik, mis saavutas kondiitritoodete teleritesse toomise - kuid pidi teises otsas palju väiksema tootmiseks kasutama tohutut šokolaadiplokki.

Kuna see kulutab palju energiat võrreldes seadmetele tarnitava energiaga, on 5G traadita toit praegu spekulatiivne. Kuid kui insenerid suudavad leida tõhusamaid viise elektrienergia edastamiseks õhu kaudu, võib juhtuda, et Nikola Tesla unistus traadita energiast võib realiseeruda - üle 100 aasta pärast seda, kui tema katsed ebaõnnestusid.

George Floydi ohvitser šoviniin töötas koos

Elena Gaura , Teadusdekaan, Coventry ülikool ja James Peter Brusey , Arvutiteaduse professor, Coventry ülikool

See artikkel avaldatakse uuesti alates Vestlus Creative Commonsi litsentsi alusel. Loe originaalartikkel .