Thu năng lượng điện từ động lực quay của Trái Đất

Hình ảnh minh họa năng lượng điện từ chuyển động quay của Trái đất với sự trợ giúp của từ trường. Ảnh: iStock

Trong một bước tiến đột phá có thể thay đổi mãi mãi cách chúng ta hiểu về sản xuất năng lượng, các nhà khoa học từ Đại học Princeton, Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực của CIT và Spectral Sensor Solutions đã chứng minh thành công việc thu năng lượng điện từ động lực quay của Trái Đất thông qua tương tác với trường từ của hành tinh.

Phá vỡ giới hạn của vật lý truyền thống

Kết quả này đặc biệt đáng chú ý bởi nó thách thức những nguyên lý cơ bản đã được thiết lập trong vật lý học. Các lý thuyết truyền thống từng khẳng định rằng không thể tạo ra điện từ trường từ của Trái Đất bằng cách sử dụng vật dẫn quay cùng hành tinh, vì điện áp tạo ra sẽ bị triệt tiêu bởi sự sắp xếp lại của các electron.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã nhận ra những giả định ngầm trong các chứng minh này và đề xuất một cách tiếp cận mới sử dụng vật liệu từ mềm với những đặc tính cụ thể có thể vượt qua các hạn chế này.

Thiết bị đổi mới và quy trình thử nghiệm

Trọng tâm của thí nghiệm là một thiết bị đặc biệt: một xi-lanh rỗng được làm từ ferrite mangan-kẽm. Vật liệu này đóng vai trò vừa là vật dẫn yếu vừa là tấm chắn từ tính, tạo điều kiện cho việc thu năng lượng từ trường từ của Trái Đất.

Các nhà nghiên cứu cẩn thận định vị xi-lanh theo hướng bắc-nam ở góc 57 độ, đảm bảo nó nằm vuông góc với cả chuyển động quay của Trái Đất và các đường lực trong trường từ. Thí nghiệm được tiến hành trong bóng tối hoàn toàn để loại bỏ bất kỳ nhiễu điện quang tiềm tàng nào.

Kết quả không thể chối cãi: thiết bị tạo ra 18 microvolt điện. Sau nhiều thử nghiệm nghiêm ngặt loại trừ các nguồn điện tiềm năng khác, nhóm nghiên cứu khẳng định năng lượng này thực sự được tạo ra từ sự tương tác giữa thiết bị của họ và sự quay của Trái Đất.

Ứng dụng quân sự tiềm năng

Mặc dù 18 microvolt có vẻ nhỏ, nhưng ý nghĩa của khám phá này trong lĩnh vực quân sự là vô cùng to lớn. Khả năng tạo ra điện liên tục từ một nguồn vô tận và không thể bị gián đoạn như sự quay của Trái Đất mở ra vô số ứng dụng:

Cảm biến không người giám sát: Các hệ thống giám sát biên giới, đại dương hoặc vùng hẻo lánh có thể hoạt động vô thời hạn mà không cần thay pin hoặc bảo trì.

Mạng lưới truyền thông quân sự: Các trạm tiếp sức và nút mạng có thể duy trì hoạt động ngay cả khi bị cắt khỏi nguồn điện truyền thống, đảm bảo liên lạc liên tục trong các tình huống khẩn cấp.

Thiết bị theo dõi siêu nhỏ: Cung cấp năng lượng cho các thiết bị thu thập thông tin tình báo cực nhỏ có thể hoạt động trong thời gian dài mà không cần sạc lại.

Hệ thống phòng thủ không gian: Cấp nguồn cho các thiết bị vệ tinh và phi hành đoàn khi các nguồn năng lượng truyền thống bị hỏng hoặc không đủ.

Thiết bị y tế quân sự: Cung cấp năng lượng cho các thiết bị cấy ghép y tế và hệ thống theo dõi sinh hiệu trên chiến trường.

Tương lai của công nghệ

Nhóm nghiên cứu đã làm việc trên khái niệm này trong hơn một thập kỷ, với bài báo lý thuyết đầu tiên được công bố vào năm 2016. Mặc dù hiện tại năng lượng tạo ra còn khiêm tốn, nhưng các nhà khoa học tin rằng quy mô lớn hơn và các cải tiến trong thiết kế vật liệu có thể tăng đáng kể hiệu suất.

"Chúng tôi nhận ra những yêu cầu này với một vỏ hình trụ bằng ferrite mangan-kẽm. Kiểm soát các hiệu ứng nhiệt điện và các hiệu ứng gây nhiễu tiềm ẩn khác, chúng tôi cho thấy rằng hệ thống thử nghiệm nhỏ này tạo ra một điện áp DC liên tục và dòng điện có cường độ theo dự đoán," nhóm nghiên cứu lưu ý trong báo cáo của họ.

Phát hiện này không chỉ là một bước tiến khoa học đáng chú ý mà còn có tiềm năng tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực năng lượng quân sự. Khả năng tạo ra điện từ một nguồn vô tận và luôn sẵn có như sự quay của Trái Đất có thể thay đổi cách chúng ta tiếp cận các thách thức về năng lượng trên chiến trường và trong các nhiệm vụ quan trọng.

Khi công nghệ này tiếp tục phát triển, chúng ta có thể chứng kiến một kỷ nguyên mới của thiết bị quân sự tự cung cấp năng lượng, hoạt động độc lập với cơ sở hạ tầng điện truyền thống và cung cấp khả năng phục hồi chưa từng có trong các tình huống khắc nghiệt nhất.

Theo tạp chí Điện tử và Ứng dụng