Det var den andra dagen av en tre dagar lång teknisk demonstration vid David Taylor Model Basin vid Naval Surface Warfare Center i Bethesda, Maryland, där deltagarna hade samlats för att stå runt i mörkret för att titta på något de för det mesta inte kunde se.

Det var en lång räckvidd, fritt utrymme kraftstrålningssystem – det första i sitt slag. Deltagare den dagen, 23 maj, kunde se själva systemet – de två 13 fot höga tornen, en en två kilowatts lasersändare, den andra en mottagare av specialdesignade solceller. Men den viktiga delen, lasern som strålade 400 watts effekt över 325 meter, från sändaren till mottagaren, var osynlig för blotta ögat.

I ena änden av testanläggningen – en av de största testanläggningarna för modellfartyg i världen – konverterade mottagaren laserenergin till likström, som en växelriktare förvandlade till växelström för att driva ljus, flera bärbara datorer, och en kaffebryggare som arrangörerna använde för att göra kaffe till deltagarna, eller "laser lattes."

Som mer än en person där hade noterat, det var inte direkt en spännande scen. Men när du sänder hundratals watt effekt med en laserstråle är "spännande" inte vad du siktar på. Du vill ha det tyst, tråkigt och, viktigast, säker. Och så var det.

"Strömstrålar, konceptet, har funnits i decennier och det har varit laboratoriedemonstrationer, men det här är verkligen en första och en ny teknik som börjar utvecklas, " förklarade Tom Nugent, teknikchef för PowerLight Technologies, maskinvaruleverantören för projektet Power Transmission Over Laser (PTROL).

Kulmen på PTROL-projektets andra fas, demonstrationen var två år på väg för PowerLight och Paul Jaffe, en elektronikingenjör vid U.S. Naval Research Laboratory. Under en genomgång som föregick demon, Jaffe hade beskrivit den dagens demonstration som historisk.

Tidiga kraftstrålningsdemonstrationer ägde rum 1975, den första i Waltham, Massachusetts i laboratorierna i Raytheon, och den andra vid Goldstone Station i Nasa Deep Space Network i Kalifornien. Det var de två viktigaste sådana demonstrationerna i historien, Jaffe berättade för sin publik.

"Den tredje du kommer att se om några minuter, " han sa.

På NRL, Jaffe har bedrivit rymdbaserad solenergiforskning i mer än ett decennium, fokuserar delvis på att överföra solenergi från rymden till jorden. En av de största utmaningarna han och andra som arbetar med problemet har ställts inför är de enorma storlekar som krävs för sändaren och mottagaren.

"Radiovågor har en ganska lång våglängd och för att styra dem effektivt ... behöver du en riktigt stor antenn, " förklarade han. "Men när våglängden blir kortare, som det gör för infrarött ljus, vilket är vad vi använder här idag, sändaren och mottagaren kan vara mycket, mycket mindre."

Solcellerna i mottagaren liknar de hos en typisk solpanel, Jaffe sa, även om de är designade för att vara känsliga för laserns enda färg på ljuset, snarare än det breda spektrumet av solljus. De omvandlar just den våglängden med mycket större effektivitet än en vanlig solcellsanläggning.

Står bredvid en bildskärm som visar ett liveflöde från en dyr, högspecialiserad kamera som fångade den osynliga laserstrålen som ett lila ljus som fotograferades över bassängens mörka vidd, Jaffe kallade power beaming-systemet för en anmärkningsvärd ny förmåga. Han sa att det kunde låsa upp alla typer av fantastiska möjligheter för försvarsdepartementet och den privata sektorn.

Tänk dig att använda den för att skicka ström till fjärrkontroller, svårtillgänglig eller saknar infrastruktur, han föreslog. En annan potentiell tillämpning av tekniken skulle vara att driva elektriska obemannade flygfarkoster (UAV), vars flygtid för närvarande är starkt begränsad av deras inbyggda batteritid. Den tredje fasen av PTROL -projektet kommer att innebära användning av kraftstrålning för att skicka ström till en flygande UAV.

"Om du har en elektrisk drönare som kan flyga mer än en timme, du har det ganska bra, " Sa Jaffe. "Om vi ​​hade ett sätt att hålla de där drönarna och UAV:erna flygande på obestämd tid, det skulle få riktigt långtgående konsekvenser. Med kraftstrålning, vi har en väg mot att kunna göra det."

På plats för demonstrationen var även Eric Follstad med Transformation and Concept Development vid U.S. Central Command. Han jämförde den föreslagna UAV-kraftstrålningsförmågan med luft-till-luft-tankning för bemannade flygplan.

"Jag tror att detta bara är en logisk förlängning av [det] konceptet, ", sa Follstad. "Nu kan vi ladda upp några av dessa elektriska plattformar som vi har flugit från mark till luft."

Enligt Jaffe, kraftstrålning skulle också kunna möjliggöra överföring av kraft från satelliter som samlar solenergi i rymden till marken, var det än behövs – oavsett om det är en framåtgående operativ bas, ett utvecklingsland, eller ett flyktingläger. (Strömmen för demonstrationen den dagen kom från ett eluttag i byggnaden.)

"Om vi ​​kunde fånga det gränslösa solljuset i rymden, där det är ljusare än någonstans på jorden, [vi skulle kunna] skicka den till platser som är svåra och dyra att få energi till idag, " sa han. "Om vi ​​kan göra det på ett effektivt sätt och göra för energi vad GPS har gjort för navigering, det skulle verkligen vara revolutionerande."

Den mest anmärkningsvärda aspekten av demonstrationen, dock – enligt Jaffe och Nugent – ​​var teknikens integrerade säkerhetssystem. Ingen i testanläggningen den dagen bar laserskyddsglasögon eller någon annan typ av säkerhetsutrustning, inklusive personalen som använder systemet. För att sätta det i perspektiv, en typisk laser på bara 1/2 watt kräver skyddsglasögon.

Nästan alla kraftstrålningsdemonstrationer tidigare har inneburit åtminstone risken för exponering för farliga effekttätheter, oavsett om det är optiska eller radio- eller mikrovågsfrekvenser. Säkerheten för detta nya system validerades av Lead Naval Technical Laboratory for Laser Safety (LNTL-LS).

"I den här, säkerhetssystemen gör det i praktiken omöjligt för någon att utsättas för farliga energinivåer, "Sa Jaffe.

Bland utmaningarna som designers har haft att brottas med är effekterna av snö, regn och andra väderfenomen som stör laserstrålen. Men formgivarna har också funderat mycket på möjligheten att människor eller djur ska korsa genom strålen och oavsiktligt få ett "ansikte fullt av laser, " som Nugent uttryckte det.

För att förhindra sådana olyckor, säkerhetssystemet är utformat för att upptäcka föremål innan de någonsin når laserstrålen, och stäng av den.

Vid den höga luren stod TJ Sayles, en senior teknikutvecklare som leder produktutvecklingsinsatser för PowerLight Technologies. Han höll ett långt spö, på vars ände anbringades en pappskiva med en diameter på 15 millimeter med en sida målad vit och den andra svartmålad. Sayles kallade skivan för en "analog för främmande föremål".

För att demonstrera säkerhetssystemet för publiken, Sayles skulle utlösa den genom att vifta med skivan framför mottagarens solceller. Varje gång han gjorde det, laserstrålen skulle avbrytas, ett faktum som deltagarna kunde bekräfta genom att titta på det infraröda liveflödet på den närliggande monitorn.

"Vi upptäcker främmande föremål när de närmar sig strålen, och vi stänger av strålen innan de kan komma in i den, och vi kontrollerar att strålbanan är fri innan vi slår på den igen, " Sayles förklarade. "Den automatiska omstartsrutinen tar några sekunder."

I framtiden, PowerLight har för avsikt att öka effekten som laserstrålen kan sända, öka avståndet som systemet kan skicka det, och förbättra systemets totala effektivitet. Nugent sa att han vill att processen att använda den ska vara så enkel som att vrida på en ljusströmbrytare eller koppla in en förlängningssladd.

"Du behöver inte gå igenom ett par dagars träning för att koppla in en förlängningssladd, "Sa Nugent." Det här är en trådlös förlängningssladd. Så du borde inte behöva gå igenom en hel massa utbildning för att använda den."

Systemet har fått stöd och rekommendationer från marinen, Marines, Armé och flygvapen. Det förväntas vara redo att göra övergången till försvarsdepartementet och kommersiell användning inom en snar framtid.