สายส่งไร้สาย (2)

ความคิดเกี่ยวกับสื่อสารและการส่งกระแสไฟฟ้าแบบไร้สายนั้น เกิดขึ้นตั้งแต่ปี 1901 เมื่อ Nicola Tesla (เป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกๆ ที่ค้นพบไฟฟ้ากระแสสลับ และ Elon Musk นำมาตั้งเป็นชื่อบริษัทและยี่ห้อรถไฟฟ้าของเขา) ได้สร้างตึกสูง 57 เมตรเรียกว่า Wardenclyffe Tower ที่ลองไอร์แลนด์ นิวยอร์ก เพื่อทดลองการส่งข้อมูลและกระแสไฟฟ้าข้ามทวีป ทั้งการส่งเสียง ข้อมูลข่าวสาร และแม้กระทั่งรูปภาพ (ผ่านเครื่องแฟกซ์ หรือ facsimile) ไปยังประเทศอังกฤษได้สำเร็จ แต่การส่งไฟฟ้ายังมีปัญหาพอสมควร จนกระทั่งผู้สนับสนุนทางการเงินรายใหญ่อย่าง JP Morgan หยุดให้การสนับสนุนในห้าปีต่อมาและโครงการดังกล่าวล้มเลิกไป ก่อนที่ Tesla จะหายไปจากวงการ เขาก็ได้พัฒนาเรื่องการปั่นไฟ (generation) และการส่งผ่านไฟกระแสสลับระยะไกล หรือสายส่ง (transmission) นั่นเอง เขาก็ได้กล่าวว่า การสื่อสารไร้สายจะเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ของโลก ซึ่งในภายหลังก็พิสูจน์ว่าเป็นจริงแล้วนะครับ

การชาร์จมือถือแบบไร้สายนั้นใช้หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ทำงานคล้ายๆ กับการปั่นไฟกระแสสลับ ที่จะทำให้เกิดการกระเพื่อมของคลื่นแม่เหล็ก แล้วทำให้เกิดการส่งผ่านพลังงานกลางอากาศไปยังตัวรับ ที่จะแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรงอีกที เพื่อชาร์จเข้าแบตเตอรี่ การชาร์จแบบนี้เรียกว่า induction charging ถ้าเปรียบเทียบให้เห็นภาพ อากาศคือน้ำที่นิ่งๆ เมื่อเราทิ้งก้อนหินหนึ่งก้อน ก็ทำให้เกิดพลังงานขึ้น เป็นคลื่นน้ำไปทุกทิศทาง ถ้าเราเอาแผ่นไปรับที่จุดใดจุดหนึ่ง ก็จะได้รับคลื่นนั้น หรือก็คือพลังงาน ซึ่งก็นำคลื่นส่วนนั้นไปต่อยอดได้

ข้อจำกัดของระบบ induction charging คือ มันก่อเกิดกระแสไฟฟ้ากระจัดกระจายไปทุกทิศทุกทาง (เหมือนคลื่นน้ำที่อธิบายข้างต้น เพียงแต่คลื่นน้ำ เราเห็นเป็นสองมิติ จึงเป็นวงของคลื่นน้ำ ขณะที่คลื่นอากาศนั้นเป็นสามมิติ เพราะฉะนั้น จะกระจายเป็นทรงกลมเลย) และเมื่อระยะห่างออกไป ความแรงก็ลดลงเป็นทวีคูณ (เหมือนคลื่นน้ำที่ยอดคลื่นจะลดลง เมื่อห่างออกไปจากจุดหินตก) จึงเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้การส่งไฟฟ้าในระยะไกล ข้ามทวีป ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ ตั้งแต่เมื่อร้อยกว่าปีที่ผ่านมาจนถึงปัจจุบัน

จนกระทั่งล่าสุด มีบริษัทในนิวซีแลนด์ชื่อ Emrod ได้ทำงานร่วมกับ Powerco ซึ่งเป็นบริษัทผลิตและส่งไฟฟ้าใหญ่ของประเทศได้มีความคิดว่า ถ้าเราสามารถมัดรวมพลังงานที่กระจัดกระจายรอบทิศ ให้รวมเป็นลำหรือที่เรียกว่าเทคโนโลยี power beaming แล้วส่งต่อผ่านคลื่นไมโครเวฟไปยังจุดหมายปลายทางที่ชัดเจน (ลองนึกภาพไฟฉาย หรือลำแสงเลเซอร์ ที่ใช้พลังงานแต่น้อย แล้วชี้ไปยังจุดที่ต้องการเห็นนะครับ) กระบวนการอย่างนี้ก็จะทำให้ไฟฟ้าสามารถเดินทางได้ไกลขึ้น และเฉพาะ เจาะจงมากขึ้น (ไม่งั้นใครๆ ก็จะขโมยใช้ได้ถ้าไฟฟ้าออกทุกทิศทุกทาง) ซึ่งเทคโนโลยีดังกล่าวองค์การนาซ่าเคยใช้ในการส่งไฟฟ้า 34 KW ไปในระยะทาง 1.6 กิโลเมตรเมื่อปี 1975 ที่ผ่านมา (และเป็นสถิติโลก) แต่ทาง Emrod ต้องการทดลองที่ 1.8 กิโลเมตรที่บริเวณเกาะเหนือ โดยนำไฟฟ้าจากโซลาร์ฟาร์ม ไปยังฟาร์มแกะ และจะมีการเพิ่มประสิทธิภาพระหว่างการเดินทางด้วยรีเลย์ (คล้ายตัวขยายสัญญาณของ WiFi ) และของตัวรับไฟ (receiver) ซึ่งหวังว่าจะมีประสิทธิภาพสูงถึง 60% ทีเดียว

การส่งโดยใช้คลื่นไมโครเวฟอาจจะมีความเสี่ยงตรงที่ถ้ามีสิ่งมีชีวิตหรือโดรนบินผ่านลำแสงดังกล่าวก็อาจเกิดอันตรายได้ แม้จะมีเซนเซอร์คอยตัดต่อก็ตาม จึงมีบริษัทสิงคโปร์ชื่อ TransferFi ได้พยายามพัฒนาการส่งโดยใช้คลื่นวิทยุ radio frequency ที่มีความปลอดภัยสูงขึ้น แต่ระยะส่งก็คงต้องสั้นลงเหมือนวิทยุ ขณะที่ทางสหรัฐได้มีบริษัทชื่อ PowerLight Technology ที่ใช้แสงเลเซอร์ในการบีมไฟฟ้า เพื่อไปชาร์จโดรน ขณะบินอยู่ เป็นต้น

เทคโนโลยีไร้สายคงเป็นอีกคำตอบหนึ่งที่ช่วยให้เราลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็น ทองแดง นิกเกิ้ล เหล็กหล่อ เป็นต้น แต่ขณะเดียวกันก็ทำให้อากาศรอบๆ ตัวเราเต็มไปด้วยคลื่นต่างๆ ที่ไม่รู้ว่าจะเกิดความไม่สมดุลหรือไม่ อย่างไรก็ตาม ในระยะอันใกล้ยังเป็นเทคโนโลยีที่น่าจับตามอง และตอบโจทย์หลายอย่าง เพราะการสร้างสายส่งนอกจากจะราคาสูงแล้ว ยังต้องตัดผ่านพื้นที่ป่าสงวนอีกด้วยเสมอนะครับ