C'était le deuxième jour d'une démonstration technique de trois jours au David Taylor Model Basin au Naval Surface Warfare Center de Bethesda, Maryland, où les participants s'étaient rassemblés pour se tenir debout dans le noir pour regarder quelque chose qu'ils ne pouvaient généralement pas voir.

C'était une longue portée, système de faisceaux de puissance en espace libre, le premier du genre. Les participants ce jour-là, 23 mai pouvait voir le système lui-même - les deux tours de 13 pieds de haut, un émetteur laser de deux kilowatts, l'autre un récepteur de photovoltaïque spécialement conçu. Mais la partie importante, le laser qui rayonnait 400 watts de puissance sur 325 mètres, de l'émetteur au récepteur, était invisible à l'œil nu.

À une extrémité de l'installation d'essai - l'une des plus grandes installations d'essai de maquettes de bateaux au monde - le récepteur convertissait l'énergie laser en courant continu, qu'un onduleur transformait en courant alternatif pour faire fonctionner les lumières, plusieurs ordinateurs portables, et une cafetière que les organisateurs utilisaient pour préparer le café des participants, ou "lattes au laser".

Comme plus d'une personne l'avait noté, ce n'était pas exactement une scène excitante. Mais lorsque vous transmettez des centaines de watts de puissance avec un faisceau laser, « excitant » n'est pas ce que vous visez. Vous le voulez tranquille, ennuyeux et, le plus important, en sécurité. Et c'était ainsi.

"Puissance rayonnante, le concept, existe depuis des décennies et il y a eu des démonstrations en laboratoire, mais c'est vraiment une première et une nouvelle technologie qui est mise en service, " a expliqué Tom Nugent, directeur de la technologie de PowerLight Technologies, le fournisseur de matériel pour le projet Power Transmitted Over Laser (PTROL).

L'aboutissement de la deuxième phase du projet PTROL, la démonstration a duré deux ans pour PowerLight et Paul Jaffe, ingénieur en électronique au U.S. Naval Research Laboratory. Lors d'un briefing qui a précédé la démo, Jaffe avait qualifié la manifestation de ce jour d'historique.

Les premières démonstrations de faisceaux de puissance ont eu lieu en 1975, le premier à Waltham, Massachusetts dans les laboratoires de Raytheon, et le second à la station Goldstone du réseau Nasa Deep Space en Californie. Ce sont les deux manifestations les plus importantes de l'histoire, Jaffe a dit à son auditoire.

"Le troisième que tu vas voir dans quelques minutes, " il a dit.

Chez LNR, Jaffe mène des recherches spatiales sur l'énergie solaire depuis plus d'une décennie, se concentrant en partie sur la transmission de l'énergie solaire de l'espace à la Terre. L'un des plus grands défis auxquels lui et d'autres personnes travaillant sur le problème ont été confrontés est la taille énorme requise pour l'émetteur et le récepteur.

"Les ondes radio ont une longueur d'onde assez longue et pour les diriger efficacement... vous avez besoin d'une très grosse antenne, " expliqua-t-il. " Mais à mesure que la longueur d'onde se raccourcit, comme pour la lumière infrarouge, c'est ce que nous utilisons ici aujourd'hui, l'émetteur et le récepteur peuvent être beaucoup, beaucoup plus petit."

Le photovoltaïque du récepteur est similaire à celui d'un panneau solaire typique, Jaffe a dit, bien qu'ils soient conçus pour être sensibles à la seule couleur de lumière du laser, plutôt que le large spectre de la lumière du soleil. Ils convertissent cette longueur d'onde particulière avec une efficacité bien supérieure à celle d'un système solaire photovoltaïque ordinaire.

Debout à côté d'un moniteur montrant un flux en direct d'un cher, caméra hautement spécialisée qui a capturé le faisceau laser invisible comme une lumière violette traversant l'étendue sombre du bassin, Jaffe a qualifié le système de faisceau de puissance de nouvelle capacité remarquable. Il a déclaré que cela pourrait ouvrir toutes sortes de possibilités incroyables pour le ministère de la Défense et le secteur privé.

Imaginez l'utiliser pour envoyer de l'énergie à des endroits éloignés, difficile d'accès ou manque d'infrastructures, suggéra-t-il. Une autre application potentielle de la technologie serait l'alimentation de véhicules aériens sans pilote (UAV) électriques, dont le temps de vol est actuellement fortement limité par l'autonomie de leur batterie embarquée. La troisième phase du projet PTROL impliquera l'utilisation d'un faisceau de puissance pour envoyer de l'énergie à un drone volant.

"Si vous avez un drone électrique qui peut voler plus d'une heure, tu t'en sors plutôt bien, " a déclaré Jaffe. " Si nous avions un moyen de garder ces drones et UAV en vol indéfiniment, cela aurait des implications très importantes. Avec la puissance rayonnante, nous avons un chemin pour être en mesure de le faire. »

Eric Follstad avec la transformation et le développement de concepts au U.S. Central Command était également présent pour la démonstration. Il a comparé la capacité de faisceau de puissance proposée par UAV au ravitaillement en vol des aéronefs pilotés.

"Je pense que c'est juste une extension logique de [ce] concept, " a déclaré Follstad. " Maintenant, nous pouvons recharger certaines de ces plates-formes électriques sur lesquelles nous volons. "

Selon Jaffe, les faisceaux de puissance pourraient également permettre la transmission d'énergie à partir de satellites de collecte d'énergie solaire dans l'espace vers le sol, partout où cela est nécessaire, qu'il s'agisse d'une base d'opérations avancée, un pays en voie de développement, ou un camp de réfugiés. (L'électricité pour la manifestation ce jour-là provenait d'une prise électrique dans le bâtiment.)

"Si nous pouvions capturer la lumière du soleil illimitée dans l'espace, où il fait plus clair que n'importe où sur Terre, [nous pourrions] l'envoyer dans des endroits où il est difficile et coûteux d'obtenir de l'énergie aujourd'hui, " a-t-il dit. " Si nous pouvons faire cela de manière efficace et faire pour l'énergie ce que le GPS a fait pour la navigation, ce serait vraiment révolutionnaire."

L'aspect le plus notable de la manifestation, Cependant, selon Jaffe et Nugent, il s'agissait des systèmes de sécurité intégrés de la technologie. Personne dans l'installation d'essai ce jour-là ne portait de lunettes de sécurité laser ou tout autre type d'équipement de sécurité, y compris le personnel exploitant le système. Pour mettre cela en perspective, un laser typique de seulement 1/2 watt nécessite des lunettes de protection.

Presque toutes les démonstrations de faisceaux de puissance dans le passé ont impliqué au moins le risque d'exposition à des densités de puissance dangereuses, que ce soit des fréquences optiques ou radio ou micro-ondes. La sécurité de ce nouveau système a été validée par le Lead Naval Technical Laboratory for Laser Safety (LNTL-LS).

« Dans celui-ci, les systèmes de sécurité rendent effectivement impossible pour quiconque d'être exposé à des niveaux d'énergie dangereux, " dit Jaffe.

Parmi les défis auxquels les concepteurs ont dû faire face figurent les effets de la neige, pluie et autres phénomènes météorologiques interférant avec le faisceau laser. Mais les concepteurs ont également beaucoup réfléchi à la possibilité que des humains ou des animaux traversent le faisceau et obtiennent par inadvertance un « visage plein de laser, " comme le dit Nugent.

Pour éviter de tels accidents, le système de sécurité est conçu pour détecter les objets avant qu'ils n'atteignent le faisceau laser, et éteignez-le.

Debout à côté du grand récepteur se trouvait TJ Sayles, un développeur technologique senior qui dirige les efforts de développement de produits pour PowerLight Technologies. Il tenait une longue tige, au bout duquel était apposé un disque en carton de 15 millimètres de diamètre peint d'un côté en blanc et de l'autre en noir. Sayles a qualifié le disque d'"analogue d'objet étranger".

Pour démontrer le système de sécurité pour la foule, Sayles le déclencherait en agitant le disque devant les panneaux photovoltaïques du récepteur. Chaque fois qu'il l'a fait, le faisceau laser serait coupé, un fait que les participants pouvaient confirmer en regardant le flux infrarouge en direct sur le moniteur à proximité.

"Nous détectons des objets étrangers à l'approche du faisceau, et nous éteignons le faisceau avant qu'ils ne puissent y entrer, et nous vérifions que le trajet du faisceau est dégagé avant de le rallumer, " expliqua Sayles. " La routine de redémarrage automatique prend quelques secondes. "

À l'avenir, PowerLight a l'intention d'augmenter la puissance que le faisceau laser peut transmettre, augmenter la distance que le système peut lui envoyer, et améliorer l'efficacité globale du système. Nugent a déclaré qu'il souhaitait que le processus de fonctionnement soit aussi simple que d'allumer un interrupteur ou de brancher une rallonge.

"Vous n'avez pas besoin de suivre quelques jours de formation pour brancher une rallonge, " Dit Nugent. " C'est une rallonge sans fil. Vous ne devriez donc pas avoir besoin de suivre toute une formation pour le faire fonctionner. »

Le système a reçu le soutien et l'approbation de la Marine, Marines, Armée et Armée de l'Air. Il devrait être prêt à effectuer la transition vers le ministère de la Défense et son utilisation commerciale dans un proche avenir.