How Wireless Energy From Space Could Power Everything | Ali Hajimiri | TED

Translator: Mohammad Badsar Reviewer: mohammad ali masoum

Energy and data are the major currencies of our lives today.

انرژی و داده از ارزش‌های مهم امروزه زندگی ما هستند.

Over the last couple of decades,

در طول چند دهه گذشته،

we've seen data going from being wired to becoming wireless.

ما شاهد تغییر داده‌ها از نوع کابلی به بی‌سیم بوده‌ایم.

And this has helped democratize access to information.

و این به دموکراتیک شدن دسترسی به اطلاعات کمک کرده است.

Can we do the same thing with energy?

آیا می‌توانیم همین کار را با انرژی انجام دهیم؟

Can we send energy when we want,

آیا می‌توانیم زمانی که بخواهیم،

where we want and as much as we want

به هر کجا که می‌خواهیم و هر چقدر که می‌خواهیم انرژی بفرستیم

and in the process, eliminate the last wire?

و در این راه آخرین سیم را حذف کنیم؟

If we could do this, the possibilities would be endless.

اگر می‌توانستیم این کار را انجام دهیم، امکانات بی شمار می‌بود.

From Earth to space.

از زمین تا فضا.

I'd like to tell you about our dream of wireless energy transfer today.

می‌خواهم در مورد رویای امروز ما در مورد انتقال بی‌سیم انرژی به شما بگویم.

It starts with something we are all familiar with -- waves.

با چیزی شروع می‌شود که همه ما با آن آشنا هستیم -- امواج

So waves are very essential to our lives.

خوب امواج برای زندگی ما بسیار ضروری هستند.

You can hear this talk because of acoustic waves.

شما می‌توانید این سخنرانی را از طریق امواج صوتی بشنوید.

You can see this talk

شما می‌توانید این صحبت را از طریق

because of a certain kind of electromagnetic waves, called light.

نوع خاصی از امواج الکترومغناطیسی به نام نور، ببینید.

And the odds are, if you're watching it on the internet,

و از قضا اینکه، اگر آن را در اینترنت تماشا می‌کنید،

you're using some sort of wireless connectivity

از نوعی اتصال بی سیم استفاده می‌کنید که بر

that relies on wireless and RF waves.

امواج بی سیم و RF متکی است.

If you have two waves that have the same frequency

اگر دو موج دارید که فرکانس یکسانی دارند

and are going up and down

و بالا و پایین می‌روند

and they come together at some point in space,

و در نقطه‌ای از فضا به هم می‌رسند،

they will add and make a wave that's twice the height

تجمیع شده و موجی با ارتفاع دو برابر می‌سازند اما

but carries four times the energy.

چهار برابر انرژی حمل می‌کنند.

Now, if the same two waves come together at some other place in space,

حال، اگر همان دو موج در جایی دیگر از فضا به هم برسند،

but one is running half a period late,

اما یکی با نیم دوره تأخیر حرکت کند،

they cancel

آنها همدیگر را خنثی می‌کنند

and you get very little energy, practically no energy.

و شما انرژی بسیار کمی دریافت می‌کنید، عملاً انرژی ندارید.

This is the basis for a process that has been known for a long time.

این اساس فرآیندی است که برای مدت طولانی شناخته شده است.

It's called interference.

به آن تداخل می‌گویند.

The idea here is that if you go and sit at the edge of a pond

ایده اینجا این است که اگر بروید و لب یک حوض بنشینید

and take both hands and put them in the water

و هر دو دست را بگیرید و در آب بگذارید

and move them up and down, each hand makes a wave.

و بالا و پایین کنید، هر دست موجی می‌سازد.

But because of the interaction of these waves,

اما به دلیل تعامل این امواج، در برخی جهت‌ها،

there will be some directions where you get more energy

انرژی بیشتری دریافت می‌کنید

and there are some directions that you will get less.

و جهت‌هایی وجود دارد که کمتر انرژی دریافت خواهید کرد.

Can we make it go only in one direction?

آیا می‌توانیم کاری کنیم که فقط در یک جهت حرکت کند؟

Well, you need more hands.

خوب شما به دستان بیشتری نیاز دارید.

And they have to go perfectly synchronized.

و آنها باید کاملاً هماهنگ شوند.

But if you do that,

اما اگر این کار را انجام دهید،

what happens is that most of your energy starts traveling straight down.

اتفاقی که می‌افتد این است که بیشتر انرژی شما مستقیماً به سمت پایین حرکت می‌کند.

Now, this is a remarkable thing

خوب، این یک چیز قابل توجه است،

because if you think about each one of those little hands,

زیرا اگر به هر یک از آن دست‌های کوچک فکر کنید،

each one of those little sources,

هر یک از آن منابع کوچک،

they would send energy all over the place.

آنها انرژی را به همه جا می‌فرستند.

But when they work together,

اما وقتی آنها با هم کار می‌کنند،

the result is that the energy is going mostly in one direction.

نتیجه این است که انرژی بیشتر در یک جهت می‌رود.

Now, if the timing was the reason for this happening,

حالا، اگر زمان‌بندی دلیل این اتفاق باشد،

maybe we can play with it.

شاید بتوانیم با آن بازی کنیم.

Maybe we can mess with it and see what happens.

شاید بتوانیم آن را به هم بزنیم و ببینیم چه اتفاقی می‌افتد.

So what if each one of these sources

پس چه می‌شود اگر هر یک از این منابع

goes a little bit after the one next to it?

کمی بعد از منبع کناری خود برود؟

So in that case,

خوب در این صورت،

what happens is that these waves start going in different directions,

اتفاقی که می‌افتد این است که این امواج شروع به حرکت در جهات مختلف می‌کنند،

and you can change that direction

و شما می‌توانید آن جهت را صرفاً با کنترل

purely by controlling timing and nothing else.

زمان بندی تغییر دهید و نه چیز دیگر.

Now, this makes it possible to change this direction

خوب این موضوع امکان تغییر جهت را بدون هیچ گونه

without any mechanical movement.

حرکت مکانیکی فراهم می‌کند.

So it can be almost instantaneous.

بنابراین می‌تواند تقریباً آنی باشد.

You can go even further.

شما می‌توانید حتی فراتر بروید.

You can think about creating a magnifying glass.

و می‌توانید در مورد ایجاد یک ذره‌بین فکر کنید.

A focusing system,

یک سیستم متمرکزکننده،

where you can actually send the energy,

که در واقع می‌توانید انرژی بیشتر آن،

most of it, close to 90 percent of it, in one focal point.

نزدیک به ۹۰ درصد آن را، در یک نقطه کانونی ارسال کنید.

But again, since you're controlling the timing,

اما باز هم، از آنجایی که شما زمان‌بندی را کنترل می‌کنید،

you can create different focal points, and you can send it to them.

می‌توانید نقاط کانونی مختلفی ایجاد کنید و و می‌توانید امواج را به سمت آنها بفرستید.

And this is the basis for wireless energy transfer.

و این اساس انتقال انرژی بی سیم است.

It's as if you have an army of ants

گویی ارتشی از مورچه ها دارید که

that are working in perfect synchronization.

در هماهنگی کامل کار می‌کنند.

And each one of them contributes a little bit of energy.

و هر یک از آنها با اندکی انرژی به شما کمک می‌کند.

But as a whole, they send it to the right place.

اما در مجموع آن را به جای مناسب می‌فرستند.

Now,

حالا،

obviously here, timing is everything, like life and comedy.

واضح است که اینجا، زمان‌بندی همه چیز است، مانند زندگی و کمدی.

(Laughter)

(خنده)

So we’ve taken this concept,

خوب ما این مفهوم را در نظر گرفته‌ایم،

and we've built these electronic chips, integrated circuits,

و این تراشه‌های الکترونیکی، مدارهای مجتمع را ساخته‌ایم که

that each one of them generates a little bit of power.

هر یک از آنها کمی انرژی تولید می‌کنند.

But again, as a group, they are designed to work in perfect synchronization

اما دوباره به عنوان یک گروه، طراحی شده‌اند تا در هماهنگی کامل کار کنند

and drive these little antennas that transmit the energy.

و این آنتن های کوچک را که انرژی را منتقل می کنند هدایت کنند.

Now this army of ants, or army of antennas,

اکنون این ارتش مورچه‌ها یا ارتش آنتن‌ها،

is working together to create those focal points of energy.

با هم کار می‌کنند تا آن نقاط کانونی انرژی را ایجاد کنند.

And what I will show you next

و آنچه در ادامه به شما نشان خواهم داد

is some examples of how that actually operates.

نمونه‌هایی از نحوه عملکرد واقعی آن است.

So what you have here, for example,

خوب آنچه شما در اینجا دارید، برای مثال،

is a generator unit that's sending power wirelessly to the two receivers.

یک مولد است که انرژی را به صورت بی سیم به دو گیرنده ارسال می‌کند.

And here the point is to see how well-defined these focal points are.

و نکته اینجاست که ببینیم این نقاط کانونی چقدر خوب تعریف شده‌اند.

That LED panel basically is receiving that power and showing it.

آن پنل LED اساساً آن انرژی را دریافت می‌کند و آن را نشان می‌دهد.

So you can see energy is going only where it needs to go and nowhere else.

پس می‌توانید ببینید که انرژی فقط به جایی می‌رود که باید برود و نه جای دیگری.

You can take this and put one of these generators

می‌توانید این را بگیرید و یکی از این مولدها را

on the ceiling of your conference room or your living room

روی سقف اتاق کنفرانس یا اتاق نشیمن خود قرار دهید

and transmit energy to various devices that need energy.

و انرژی را به دستگاه‌های مختلفی که نیاز به انرژی دارند انتقال دهید.

Now this generator on the ceiling is going to power a light bulb.

اکنون این مولد روی سقف قرار است یک لامپ را روشن کند.

Now, as we move the light bulb,

اکنون، همانطور که ما لامپ را حرکت می‌دهیم،

what happens is that you see

اتفاقی که می‌افتد این است که می‌بینید

that there's no energy in the new location,

که در مکان جدید انرژی وجود ندارد،

but the system finds it, tracks it

اما سیستم آن را پیدا می‌کند، آن را ردیابی می‌کند

and sends it to the new location.

و به مکان جدید می‌فرستد.

And you can see that it dynamically tracks it back and forth.

و می‌توانید ببینید که به صورت پویا آن را به جلو و عقب ردیابی می‌کند.

You can use this to send energy to one light bulb

می‌توانید از این برای ارسال انرژی به یک لامپ

or to the next one or to both of them at the same time.

یا به لامپ بعدی یا به هر دوی آنها به طور همزمان استفاده کنید.

Now you can use something like this, for example, to power a drone.

حالا می توانید از چیزی شبیه به این استفاده کنید، مثلاً برای نیرو دادن به یک پهپاد.

This is a battery-less drone

این یک پهپاد بدون باتری است

that's being purely powered by that generator

که صرفاً توسط مولد رو به بالا

facing up from the bottom.

از پایین تغذیه می شود.

And it can also use the same tracking approach to track the drone.

و این هم می‌تواند از همان روش ردیابی، برای ردیابی پهپاد استفاده کند.

So now that we know that we can send energy wirelessly,

حالا که می‌دانیم می‌توانیم انرژی را به صورت بی‌سیم ارسال کنیم،

the question is, how far can we go?

سوال این است که تا کجا می توانیم پیش برویم؟

Really, how far can we go?

واقعا تا کجا می توانیم پیش برویم؟

Could we put photovoltaics in space,

آیا می‌توانیم فتوولتائیک‌ها را در فضا، پنل‌های خورشیدی را

solar panels in space,

در فضا قرار دهیم،

and collect the energy and send that wirelessly to Earth?

و انرژی را جمع‌آوری کنیم و آن را به صورت بی‌سیم به زمین بفرستیم؟

This is not a new idea.

این ایده جدیدی نیست.

The first time it was mentioned,

اولین باری که به آن اشاره شد،

it was in a short science-fiction story by Isaac Asimov from 1941.

در یک داستان علمی تخیلی کوتاه توسط ایزاک آسیموف در سال ۱۹۴۱ بود.

And what I love about this story is that

چیزی که من در مورد این داستان دوست دارم این است

it's about a self-conscious robot.

که درباره یک روبات خودآگاه است.

And the humans describing this idea to the self-conscious robot,

و انسان‌ها این ایده را برای این روبات خودآگاه توصیف می‌کنند،

after which the robot says,

که پس از آن روبات می‌گوید،

"Do you expect me to believe such a far-fetched, crazy notion?

«آیا توقع داری من چنین تصور دور از ذهن و دیوانه‌واری را باور کنم؟

What do you take me for?"

مرا چه فرض کردی؟”

The first question almost always asked is that,

اولین سوالی که تقریبا همیشه پرسیده می شود این است که،

“Why do you want to put your solar panels in space?

«چرا می خواهید پنل های خورشیدی خود را در فضا قرار دهید؟

Why don’t you put them up in the desert and be done with it?” Right?

چرا آنها را در بیابان قرار نمی دهید و کارتان تمام می شود؟»

A few reasons.

چند دلیل.

First is that in space you get about eight times more energy

اول اینکه شما در فضا حدود هشت برابر انرژی بیشتری دریافت می کنید

because you don't have day and night,

زیرا شب و روز ندارید،

you don't have clouds, you don't have seasons,

ابر ندارید، فصل ندارید،

and you don't have the atmospheric absorption.

و جذب جوی ندارید.

Also, now that you have this ability to send energy where you want

همچنین، اکنون که این توانایی را دارید که انرژی را به هر کجا که می خواهید

and when you want dynamically,

و هر زمانی که می خواهید به صورت پویا ارسال کنید،

you can imagine that you have dispatchable power.

می توانید تصور کنید که انرژی قابل حمل دارید.

On top of that,

مهمتر از همه،

it's an always-available power.

این یک نیروی همیشه در دسترس است.

This can be used for a place, for example,

این را می‌توان برای مکان دلخواه استفاده کرد،

let's say an island hit by a hurricane

به عنوان مثال، فرض کنید جزیره‌ای که به آن طوفان زده است

where there’s no power.

و در آن برق وجود ندارد.

Or a city in war zone

یا شهری در منطقه جنگی

where the power infrastructure is being constantly attacked.

که زیرساخت‌های برق دائما مورد حمله قرار می‌گیرد.

You can think about using this to send power

شما می توانید در مورد استفاده از این برای ارسال برق

to a remote village in sub-Saharan Africa

به یک روستای دورافتاده در جنوب صحرای آفریقا فکر کنید

where there is no infrastructure for power transmission.

که در آن هیچ زیرساختی برای انتقال برق وجود ندارد.

And that way democratize the access to energy.

و به این ترتیب دسترسی به انرژی را دموکراتیک کند.

Or send it somewhere above the Arctic circle.

یا آن را به جایی بالاتر از دایره قطب شمال بفرستید.

So all of these things are great.

خوب همه این چیزها عالی هستند.

But the question is,

اما سوال اینجاست که،

if it has been known for such a long time and it's such a great thing,

اگر مدت زیادی است که شناخته شده است و کار بسیار خوبی است،

why hasn't it been done so far?

چرا تاکنون انجام نشده است؟

The main reason is that the way it has been envisioned before,

دلیل اصلی این است که گونه‌ای که قبلا تصور می‌شد،

they've been thinking about it as a big elephant.

آنها به عنوان یک کار بسیار سنگین به آن می‌نگریستند.

If you're thinking about putting big solar panels in space,

به قرار دادن پنل‌های خورشیدی بزرگ در فضا فکر کنید،

collecting the power, generating a lot of energy,

که نیرو را جمع‌آوری می‌کند، انرژی زیادی تولید می کند،

and then putting it into a massive parabolic dish antenna

و سپس آن را در یک آنتن بشقاب سهموی عظیم قرار می‌دهد

and sending it to a fixed location on Earth.

و آن را به مکان ثابتی روی زمین می‌فرستد.

Sending things to space is expensive.

ارسال اشیا به فضا گران است.

You pay dollars -- and that's plural -- per gram.

شما دلار می پردازید -- و این در مجموع -- درهر گرم است.

The other problem is that even if you could afford it,

مشکل دیگر این است که حتی اگر بتوانید آن را بپردازید،

assembly of something like this in space

مونتاژ چنین چیزی در فضا

is still beyond the capabilities that we have today.

هنوز فراتر از توانایی‌هایی است که ما امروز داریم.

So we came up with a very different approach

بنابراین ما به یک رویکرد بسیار متفاوت رسیدیم

where we took our generators

که در آن مولدهایمان را برداشتیم

and turned them into flexible, fabric-like structures.

و آنها را به ساختارهای پارچه‌ای-مانند انعطاف‌پذیر تبدیل کردیم.

We are utilizing the amazing power of electronics,

ما از قدرت شگفت‌انگیز الکترونیک،

integrated electronics and flexible electronics,

الکترونیک یکپارچه و الکترونیک انعطاف‌پذیر استفاده می‌کنیم،

to make this very lightweight, flexible, fabric-like structures

تا این سازه‌های بسیار سبک، انعطاف‌پذیر و پارچه‌ای-مانند را بسازیم

that you can roll and pack.

که می‌توانید آن را رول و بسته‌بندی کنید.

And this allows you to have these satellites packed for launch

و این به شما امکان می دهد این ماهواره‌ها را برای پرتاب بسته بندی کنید

and deployed in space,

و به فضا پرتاب کنید،

where each one of these units

به گونه‌ای که هر یک

would be about several tens of meters on the side.

از این واحدها حدود چند ده متر ابعاد دارند.

And then you can pack a whole bunch of them

و سپس می توانید یک دسته کامل از آنها را بسته بندی کنید

and create a constellation of them

و یک منظومه از آنها ایجاد کنید

that flies in space

که در فضا پرواز می‌کند

and forms your power station to send green energy to Earth.

و نیروگاه شما را شکل می‌دهد تا انرژی سبز را به زمین ارسال کند.

This will be flying in formation around the Earth.

این نیروگاه با شکل گیری در اطراف زمین پرواز خواهد کرد.

Obviously, this is not the size of the planet

بدیهی است، که به اندازه کره زمین نیست

because we're talking about a kilometer across for the whole whole constellation

زیرا ما در مورد عرض یک کیلومتری کل و سراسر منظومه نیروگاه صحبت می کنیم

and the planet is a little bit larger than a kilometer.

و کره زمین کمی بزرگتر از یک کیلومتر است.

We've been developing, as a proof of concept,

ما برای اثبات مفهومی این ایده، در حال توسعه

technology demonstrator,

نمایشگر فناوری هستیم،

and this is called Maple,

و به آن Maple می‌گویند،

which demonstrates the power of flexible structures

که قدرت ساختارهای انعطاف‌پذیر و

and electronic circuitry

مدارهای الکترونیکی را برای تولید

to generate and transmit power in space.

و انتقال نیرو در فضا نشان می‌دهد.

We integrated that with two other technology demonstrators

ما آن را با دو نمایشگر فناوری دیگر تجمیع کرده‌ایم

for deployable structures and photovoltaics

برای سازه‌های قابل ارسال به فضا و

that were developed by three teams,

فتوولتائیک که توسط سه تیم

led by myself and two of my colleagues.

به رهبری من و دو نفر از همکارانم توسعه داده شد.

And we integrated into a satellite that was launched recently.

و ما آن را در ماهواره‌ای که اخیراً پرتاب شد، تجمیع کردیم.

And the purpose of this experiment

و هدف از این آزمایش

has been to demonstrate the power transfer,

نشان دادن انتقال نیرو و انتقال برق بی‌سیم،

wireless power transfer in space.

در فضا بوده است.

Now that brings me back to the promise of wireless energy transfer

اکنون این من را به وعده انتقال انرژی بی‌سیم

and what it could mean for us.

و معنای آن برای ما بازگرداند.

I believe this technology is too compelling to go away.

معتقدم که این فناوری بیش از حد قانع کننده است که از بین برود.

And I believe it's bound to appear in our lives in one form or another.

معتقدم که در زندگی ما به شکلی ظاهر می‌شود.

And that is something to look forward to.

و این چیزی است که باید منتظر آن بود.

Thank you.

سپاسگزارم.

(Applause)

(تشویق)