Ý tưởng của nhà phát minh vĩ đại rất có thể sẽ được các hậu bối của ông hiện thực hóa sau hơn 100 năm.
Ở đỉnh cao của sự nghiệp, kỹ sư điện đi vào lịch sử thế giới – Nikola Tesla – bị ám ảnh bởi một ý tưởng táo bạo. Ông đưa ra giả thuyết rằng điện có thể được truyền không dây trong không khí từ khoảng cách khá xa – có thể qua một loạt xi lanh được bố trí hợp lý, hoặc có thể “nhảy” giữa một hệ thống các bong bóng nổi.
Mọi thứ đã không diễn ra theo đúng kế hoạch và tham vọng phủ sóng điện không dây toàn cầu của Tesla đã không bao giờ thành hiện thực. Nhưng bản thân giả thuyết của ông không phải là vô ích: nó chỉ đơn giản là yêu cầu một lượng lớn điện cực, hầu hết chúng sẽ bị lãng phí.
Quay trở lại hiện tại, một bài báo nghiên cứu được công bố gần đây cho thấy các kiến trúc sư thiết kế mạng 5G có thể đã vô tình xây dựng một thứ mà Tesla không thể vào đầu thế kỷ 20: một “lưới điện không dây” có thể được tùy chỉnh để sạc hoặc cung cấp năng lượng cho các thiết bị nhỏ trong ô tô, gia đình. , văn phòng và nhà máy.
Vì 5G phụ thuộc vào mạng lưới cột ăng-ten dày đặc và một loạt ăng-ten mạnh mẽ, hoàn toàn có khả năng cơ sở hạ tầng đó – với một vài chỉnh sửa – có thể “bắn” điện tới các thiết bị. kích thước nhỏ. Nhưng việc truyền tải vẫn sẽ khó khăn do một điểm yếu lớn ở các cực Tesla: lãng phí năng lượng cao, khiến việc triển khai rất khó chấp nhận được trong bối cảnh khủng hoảng khí đốt nghiêm trọng. hậu hiện.
Mạng 5G
Nhiều thập kỷ trước, người ta đã phát hiện ra rằng một chùm vô tuyến có độ tập trung cao có thể truyền điện với khoảng cách tương đối xa mà không cần sử dụng dây dẫn để dẫn dòng điện. Công nghệ tương tự hiện đang được sử dụng trong mạng 5G: thế hệ công nghệ mới nhất có khả năng “bắn” kết nối internet đến điện thoại của bạn, thông qua sóng vô tuyến được truyền từ một ăng-ten trong khu vực. .
Công nghệ 5G này có tham vọng đạt năng suất gấp 1.000 lần so với thế hệ trước là 4G, cho phép tới 1 triệu người dùng kết nối mạng trên mỗi km vuông – bạn sẽ không bao giờ phải cắm điện thoại vào máy. cao để bắt sóng tại các sự kiện đông người như hiện nay.
Để đạt được những nâng cấp ấn tượng đó, 5G sử dụng một số công nghệ tiên tiến, bao gồm ba yếu tố chính: mạng dày đặc với nhiều cột ăng-ten hơn nhiều so với thế hệ trước, Công nghệ ăng-ten đặc biệt và công nghệ sóng milimet (mmWave) bên cạnh các dải tần truyền thống.
Tháp điện Tesla, chụp năm 1940
Trong số đó, mmWave cung cấp băng thông cao hơn nhiều, nhưng khoảng cách truyền cũng ngắn hơn. Hầu hết các bộ định tuyến Wi-Fi hoạt động ở băng tần 2GHz. Nếu bộ định tuyến của bạn hỗ trợ băng tần 5GHz, bạn sẽ nhận thấy rằng phát trực tuyến phim mượt mà hơn – nhưng bạn sẽ phải di chuyển gần bộ định tuyến hơn để đạt hiệu quả tối đa.
Khi tần số tăng cao hơn nữa (như mmWave, hoạt động ở 30GHz trở lên), bạn sẽ thấy băng thông được cải thiện đáng kể – nhưng bạn cũng sẽ cần đến gần bộ định tuyến hơn. Đó là lý do tại sao các cột ăng ten 5G có vẻ dày đặc hơn các cột ăng ten 4G.
Tiếp theo, chúng ta cần thêm càng nhiều ăng-ten trên các cực càng tốt – cụ thể là 128 đến 1.024, so với những con số nhỏ hơn nhiều đối với 4G (trong một số trường hợp chỉ cần 2 ăng-ten mà thôi). Nhiều ăng-ten cho phép các cột ăng-ten tạo ra hàng trăm tia có hình dạng giống như bút chì, nhắm mục tiêu đến nhiều loại thiết bị, cung cấp kết nối internet hiệu quả và đáng tin cậy cho điện thoại của bạn. trên đường đi.
Các yếu tố nói trên vô tình là điều kiện cần thiết để tạo ra lưới điện không dây. Mật độ cao của mạng có tầm quan trọng đặc biệt, vì nó mở ra khả năng sử dụng băng tần mmWave để truyền các loại sóng vô tuyến khác nhau, có thể thực hiện kết nối internet và mang năng lượng điện.
Kiểm tra nguồn 5G
Các thử nghiệm được thực hiện trong nghiên cứu được đề cập ở đầu bài viết sử dụng các loại ăng-ten mới để hỗ trợ quá trình sạc không dây. Trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách “bắn” điện 5G trong một khoảng cách tương đối ngắn, chỉ hơn 2m, nhưng họ mong đợi một phiên bản mới của thiết bị trong tương lai có thể truyền tải. Công suất tải 6 micro-watt đi xa 180 mét.
Để dễ hình dung, các thiết bị IoT phổ biến tiêu thụ khoảng 5 micro-watt điện – nhưng chỉ khi chúng ở trạng thái ngủ sâu nhất. Tất nhiên, các thiết bị IoT ngày càng đòi hỏi ít năng lượng hoạt động hơn, khi chúng ta ngày càng phát triển các thuật toán thông minh hơn và các thiết bị điện tử tự trở nên hiệu quả hơn – nhưng 6 micro-watt vẫn là một lượng điện rất nhỏ.
Điều đó có nghĩa là tại thời điểm hiện tại, điện không dây 5G không thể sạc điện thoại của bạn để sử dụng cả ngày. Nhưng nó có thể sạc hoặc cung cấp năng lượng cho các thiết bị IoT, chẳng hạn như cảm biến và báo động, sẽ trở nên phổ biến hơn trong tương lai.
Ví dụ, trong các nhà máy, hàng trăm cảm biến IoT sẽ được sử dụng để theo dõi các điều kiện trong nhà kho, dự báo tỷ lệ hỏng hóc của máy móc hoặc theo dõi chuyển động của các thành phần trên dây chuyền. chế tạo. Khả năng “truyền lửa” điện trực tiếp đến các thiết bị IoT này sẽ khuyến khích và thúc đẩy chúng ta chuyển dần sang các hình thức sản xuất hiệu quả hơn nhiều.
Các vấn đề vẫn tồn tại
Trước khi tương lai đến, vẫn sẽ có những thách thức phải vượt qua. Đối với điện không dây, các cột ăng ten 5G sẽ tiêu tốn khoảng 31kW điện – tương đương với 10 chiếc ấm đun nước sôi liên tục.
Công nghệ 5G yêu cầu các cột ăng ten phải được bố trí dày đặc
Mặc dù lo ngại rằng 5G có thể gây ung thư đã được các nhà khoa học “bóc mẽ”, nhưng lượng điện phát ra từ các cột ăng ten có thể không an toàn cho tất cả mọi người. Tính toán sơ bộ cho thấy người dùng sẽ cần đứng cách xa các cột ăng ten ít nhất 16 mét để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn do Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ đề ra. Tuy nhiên, công nghệ này hiện đang ở giai đoạn sơ khai. Chắc chắn những cải tiến trong tương lai, chẳng hạn như một loại ăng-ten mới với tia hẹp hơn và định hướng tốt hơn, có thể giảm đáng kể lượng điện năng yêu cầu và lãng phí cho mỗi cực ăng-ten.
Ở thời điểm hiện tại, hệ thống mà các nhà khoa học đưa ra sẽ khiến bạn liên tưởng đến hệ thống hư cấu “Wonkavision” trong bộ phim Charlie and the Chocolate Factory, có khả năng “bắn” kẹo vào TV nhưng yêu cầu sử dụng một khối lớn sô cô la để làm một thanh nhỏ hơn ở đầu kia.
Do sẽ tiêu tốn một lượng điện lớn so với lượng điện mà nó cung cấp cho các thiết bị nên cho đến thời điểm hiện tại, điện không dây 5G có thể nói là tương đối mơ hồ. Nhưng nếu các kỹ sư có thể tìm ra những cách hiệu quả hơn để “bắn” điện qua không khí, giấc mơ điện không dây của Nikola Tesla sẽ thành hiện thực hơn 100 năm sau nỗ lực cuối cùng của ông. Thất bại!
Minh.TT (theo TheNextWeb)