Mạng 5G liệu có biến giấc mơ điện không dây của Nikola Tesla thành hiện thực

Ý tưởng của nhà phát minh vĩ đại có khả năng được hậu bối hiện thực hoá sau hơn 100 năm.

Ở đỉnh cao sự nghiệp, kỹ sư điện đã đi vào lịch sử thế giới - Nikola Tesla - trở nên ám ảnh với một ý tưởng táo bạo. Ông giả thuyết rằng điện có thể được truyền tải không dây trong không khí từ những khoảng cách khá dài - có thể qua một loạt các trụ được bố trí một cách hợp lý, hoặc "nhảy" giữa một hệ thống bong bóng lơ lửng.

Mọi thứ không theo đúng dự tính, và tham vọng phủ sóng điện không dây toàn cầu của Tesla chưa bao giờ được hiện thực hoá. Nhưng bản thân giả thuyết của ông không phải là thứ hão huyền: nó đơn giản đòi hỏi một lượng điện cực lớn, mà phần lớn trong số đó sẽ bị lãng phí.

Quay về hiện tại, một bài nghiên cứu vừa được công bố cho thấy các kiến trúc sư thiết kế nên mạng 5G có thể đã vô tình xây dựng được thứ Tesla không thể vào đầu thế kỷ 20: một "lưới điện không dây" có thể tuỳ chỉnh để sạc hoặc cấp nguồn cho các thiết bị cỡ nhỏ gắn trong xe hơi, trong các hộ gia đình, văn phòng, và nhà xưởng.

Bởi 5G phụ thuộc vào một mạng lưới dày đặc các cột ăng-ten và một loạt các ăng-ten cực mạnh, hoàn toàn có khả năng hạ tầng đó - với một vài tinh chỉnh - có thể "bắn" điện đến các thiết bị cỡ nhỏ. Nhưng quá trình truyền tải vẫn sẽ gặp khó khăn do một điểm yếu lớn trong các trụ của Tesla: mức phí phạm năng lượng rất cao, khiến việc triển khai là rất khó chấp nhận được xét tình hình vô cùng nguy cấp của khủng hoảng khí hậu hiện nay.

Mạng 5G

Nhiều thập kỷ trước, người ta đã phát hiện ra rằng một tia radio tập trung cao độ có thể truyền tải điện đi những khoảng cách tương đối xa mà không cần sử dụng dây để dẫn dòng. Công nghệ tương tự hiện đang được sử dụng trong mạng 5G: thế hệ mới nhất của loại công nghệ có khả năng "bắn" kết nối internet đến điện thoại của bạn, thông qua sóng radio truyền tải từ một ăng-ten trong khu vực.

Công nghệ 5G này có tham vọng đạt được năng suất gấp 1.000 lần so với thế hệ trước, 4G, nhằm cho phép đến 1 triệu người dùng kết nối vào mạng trên mỗi kilomet vuông - bạn sẽ không bao giờ phải đưa điện thoại lên thật cao để bắt sóng tại các sự kiện đông người như hiện nay nữa.

Để đạt được những nâng cấp ấn tượng đó, 5G tận dụng một số kỹ thuật tiên tiến, bao gồm 3 yếu tố chính: những hệ thống mạng rất dày đặc với số lượng cột ăng-ten nhiều hơn hẳn so với thế hệ trước, công nghệ ăng-ten đặc biệt, và công nghệ truyền tải sóng millimet (mmWave) bên cạnh những dải tần truyền thống.

Một tháp điện của Tesla, chụp năm 1940

Trong số đó, mmWave mang lại băng thông cao hơn nhiều, nhưng bù lại khoảng cách truyền tải cũng ngắn hơn. Hầu hết các router Wi-Fi vận hành ở băng tần 2GHz. Nếu router của bạn hỗ trợ băng tần 5GHz, bạn sẽ để ý thấy quá trình stream phim diễn ra mượt mà hơn - nhưng bạn sẽ phải tiến lại gần router hơn để đạt hiệu quả cao nhất.

Khi tăng tần số lên cao hơn nữa (như mmWave, vốn hoạt động ở tần số 30GHz hoặc hơn), bạn sẽ thấy băng thông được cải thiện mạnh mẽ hơn - nhưng bạn cũng sẽ cần tiến gần với router hơn nữa. Đó là lý do tại sao các cột ăng-ten 5G lại xuất hiện với mật độ dày đặc hơn so với các cột ăng-ten 4G.

Tiếp đó, chúng ta cần thêm càng nhiều ăng-ten trên các cột càng tốt - cụ thể là từ 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 có thể tạo ra hàng trăm tia với hình dáng như những cây bút chì, nhắm đến nhiều thiết bị khác nhau, mang lại kết nối internet hiệu quả và đáng tin cậy cho chiếc điện thoại của bạn trong quá trình di chuyển.

Những yếu tố nói trên vô tình chính là điều kiện cần để tạo nên một lưới điện không dây. Mật độ mạng cao có tầm quan trọng đặc biệt, bởi nó mở ra khả năng sử dụng băng tần mmWave để truyền tải các loại sóng radio khác nhau, vừa có thể mang kết nối internet, vừa mang năng lượng điện.

Thử nghiệm điện 5G

Các thử nghiệm được thực hiện trong nghiên cứu đề cập đến 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 được cách "bắn" điện 5G đi một khoảng cách tương đối ngắn, chỉ hơn 2 mét mà thôi, nhưng họ kỳ vọng một phiên bản thiết bị mới trong tương lai sẽ có thể truyền tải 6 micro-watt điện 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 đang ở trạng thái ngủ sâu nhất. Tất nhiên, các thiết bị IoT đòi hỏi lượng điện hoạt động ngày càng thấp, khi mà chúng ta ngày càng phát triển được những thuật toán thông minh hơn và bản thân các thiết bị điện tử trở nên hiệu quả hơn - nhưng 6 micro-watt vẫn là một lượng điện rất nhỏ.

Có nghĩa là, ở thời điểm hiện tại, điện không dây 5G không thể sạc điện thoại cho bạn để sử dụng cả ngày được. Nhưng nó có thể sạc hoặc cung cấp điện cho các thiết bị IoT, như các cảm biến và chuông báo động, vốn sẽ trở nên phổ biến hơn trong tương lai.

Ví dụ, trong các nhà xưởng, hàng trăm cảm biến IoT sẽ được sử dụng để giám sát điều kiện trong các nhà kho, dự báo tỉ lệ hư hỏng của máy móc, hoặc theo dõi chuyển động của các thành phần trên một dây chuyền sản xuất. Khả năng "bắn" điện trực tiếp đến các thiết bị IoT này sẽ khuyến khích, tạo động lực để chúng ta dần chuyển sang những hình thức sản xuất hiệu quả hơn nhiều.

Những vấn đề còn tồn tại

Trước khi đến được tương lai đó, vẫn sẽ có những thách thức cần vượt qua. Để có điện không dây, các cột ăng-ten 5G sẽ tiêu thụ khoảng 31kW điện - tương đương với 10 ấm nước đang liên tục đun sôi nước.

Công nghệ 5G đòi hỏi các cột ăng-ten được bố trí với mật độ dày đặc

Dù những quan ngại rằng công nghệ 5G có thể gây ung thư đã bị các nhà khoa học "bóc mẽ", lượng điện phát ra từ các cột ăng-ten có thể không an toàn cho mọi người. Một tính toán sơ bộ cho thấy người dùng sẽ cần đứng cách xa các cột ăng-ten ít nhất 16 mét mới đáp ứng được các tiêu chuẩn an toàn đề ra bởi Uỷ ban Thông tin Liên lạc Liên bang Hoa Kỳ. Tuy nhiên, công nghệ này hiện đang ở giai đoạn sơ khai. Chắc chắn những cải tiến trong tương lai, như một loại ăng-ten mới với các tia hẹp hơn và định hướng tốt hơn, có thể giảm đáng kể lượng điện cần thiết và bị lãng phí bởi mỗi cột ăng-ten.

Ở thời điểm hiện tại, hệ thống được các nhà khoa học đưa ra sẽ khiến bạn nhớ đến hệ thống "Wonkavision" giả tưởng trong bộ phim Charlie và Nhà máy Chocolate, vốn có khả năng "bắn" bánh kẹo vào trong TV nhưng đòi hỏi phải sử dụng một khối chocolate lớn mới tạo ra được một thỏi nhỏ hơn ở đầu bên kia.

Bởi nó sẽ tiêu thụ một lượng điện lớn so với lượng điện mà nó cung cấp cho các thiết bị, cho đến lúc này, điện không dây 5G có thể nói còn tương đối mơ hồ. Nhưng nếu các kỹ sư có thể tìm ra những giải pháp hiệu quả hơn để "bắn" điện qua không khí, giấc mơ điện không dây của Nikola Tesla sẽ được hiện thực hoá sau hơn 100 năm kể từ khi nỗ lực cuối cùng của ông bị thất bại!

Minh.T.T (theo TheNextWeb)

Đánh giá gần đây
Đọc nhiều nhất Phản hồi nhiều nhất

1 Nguyên nhân Vsmart dừng cuộc chơi dù doanh số tăng

2 Vụ Shark Phú "Anh quan tâm mỗi em thôi", nữ chính nói bình thường, dư luận vẫn thấy phản cảm

3 Hệ thống Vòm Sắt của Israel hoạt động như thế nào?

4 Nhìn lại một năm qua: COVID-19 đã thay đổi chúng ta… mãi mãi

5 Hệ thống đằng sau các bài đăng về coin của Ngọc Trinh, Kiều Minh Tuấn

Tin Liên quan
Các tin khác
a
Xem thêm
Góc nhìn VNREVIEW