สายส่งไร้สาย (Wireless Transmission) ชีวิตดี๊ดี

ท่านผู้อ่านยังจำหนังฮอลลีวูดเมื่อสักสิบปีที่แล้วได้ไหมครับ ในหนังมักจะมีฉากคุณแม่บ้านอยู่ในห้องครัว แล้วคุณสามีโทรมา เธอจะรีบไปรับโทรศัพท์ที่มีหูฟังสายยาวๆ แล้วก็หนีบหูโทรศัพท์และคุยไป เดินไป เพื่อทำอาหารไปด้วย ภาพเหล่านี้ เดี๋ยวนี้ไม่มีแล้วครับ เพราะเราใช้โทรศัพท์มือถือ หรือสมาร์ทโฟนที่ไม่ต้องใช้สายแล้ว

ทุกวันนี้ เราสามารถค้นหาข้อมูลที่ต้องการผ่านสมาร์ทโฟน โดยไม่ต้องต่อสายคอมพิวเตอร์  ซึ่งเป็นวิวัฒนาการของการส่งข้อมูลสื่อสารแบบไร้สาย ที่พัฒนาตั้งแต่เริ่มมีไอโฟนเมื่อ 10 ปีผ่านมา แต่ใช้กันจนคุ้นเคยเหมือนอยู่ด้วยกันมาเกือบทั้งชีวิตของเรา

เริ่มจากสัญญาณเสียง (Voice) ของโทรศัพท์ไร้สาย มาสู่การส่งข้อมูล (Data) แบบไร้สายผ่านสมาร์ทโฟน   เมื่อทั้งเสียงและข้อมูลสามารถส่งแบบไร้สายได้แล้ว ทำไมตัวประจุไฟฟ้าจึงจะไม่สามารถส่งแบบไร้สายได้  ซึ่งล่าสุดสิ่งที่ไอโฟนได้พัฒนาคือเรื่องของการชาร์จโทรศัพท์ ถ้าเป็นไอโฟนรุ่นก่อนๆ เรายังต้องใช้สายชาร์จอยู่ แต่ตอนนี้ไอโฟนแปดและไอโฟนสิบก็สามารถชาร์จไฟแบบไร้สาย (Wireless Charging) ได้แล้ว

นั่นเป็นตัวอย่างการชาร์จไฟในอุปกรณ์ขนาดเล็ก แต่ในประเทศอังกฤษ ที่เมือง Milton Keynes นั้น เราสามารถชาร์จรถเมล์ไฟฟ้าแบบไร้สายได้โดยไม่ต้องเสียบปลั๊ก ทำให้ในเมืองไม่ต้องมีสายไฟฟ้ารกรุงรัง ไม่ต้องมีแท่นชาร์จไฟฟ้าตั้งขึ้นมาทั่วเมือง และที่เมืองฉงชิ่ง ประเทศจีน ก็ใช้รถเมล์ไฟฟ้าที่ชาร์จไฟแบบไร้สายแล้วเช่นกัน

การชาร์จแบบไร้สายนี้ ใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (Induction) เป็นหลักการพื้นฐาน อาศัยขดลวดสองชุด ชุดหนึ่งฝังที่พื้นถนน เมื่อมีกระแสไฟฟ้าจ่ายเข้าไปยังขดลวด จะเกิดการเหนี่ยวนำทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก และเมื่อรถเคลื่อนที่มาที่สนามแม่เหล็กนั้น ขดลวดอีกชุดหนึ่งที่อยู่บนรถก็จะถูกเหนี่ยวนำ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าสำหรับใช้ในการขับเคลื่อนรถ

อีกระบบหนึ่งที่มีการนำหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าไปใช้ คือ รถไฟ Maglev ซึ่งผู้อ่านหลายท่านคงเคยนั่งจากสนามบินผู่ตงเข้าสู่เมืองเซี่ยงไฮ้ ที่วิ่งที่ความเร็วกว่า 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ใช้เวลาไม่ถึงสิบนาทีในการเดินทาง โดยรถไฟ Maglev นี้ ตัวถังรถไฟไม่ติดกับรางรถไฟและไม่ต้องใช้สายไฟเพื่อจ่ายไฟให้รถ แต่สามารถขับเคลื่อนรถไฟโดยอาศัยการจ่ายไฟเข้าไปยังแผงขดลวดที่อยู่บนรางรถไฟฟ้า เพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดขั้วแม่เหล็กที่ทำให้เกิดแรงดึงและผลักรถไฟไปข้างหน้า  โดยขั้วแม่เหล็กที่รางด้านหน้ารถไฟจะตรงข้ามกับขั้วของแม่เหล็กที่ตัวถังรถทำให้เกิดแรงดูดรถให้วิ่งไปข้างหน้า และขั้วแม่เหล็กที่รางด้านท้ายรถไฟจะเหมือนกับขั้วแม่เหล็กที่ตัวถังรถ ทำให้เกิดแรงผลักที่คอยเสริมแรงให้รถเคลื่อนไปข้างหน้าอีกแรงหนึ่ง

เมื่อมีเทคโนโลยีใหม่ๆที่สามารถชาร์จไฟโดยไม่ต้องใช้สายแล้ว กล่าวคือส่งประจุโดยไม่ใช้สายในระยะใกล้ได้แล้ว ทำไมเราจะไม่สามารถส่งไฟฟ้าแบบไร้สายได้ในระยะไกล  จึงเกิดการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อต่อยอดและพัฒนาสายส่งไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้สายส่ง หรือ Wireless Transmission ซึ่งก็เป็นเรื่องที่น่าสนใจ เท่าที่ศึกษาในปัจจุบันจะมีสองเทคโนโลยีหลักคือการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเหมือนที่กล่าวข้างต้น ส่วนอีกเทคโนโลยีจะอาศัยคลื่นไมโครเวฟ ทำงานคล้ายกับเตาไมโครเวฟ โดยวิธีการส่งพลังงาน คือ ที่ต้นทางจะมีระบบแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นคลื่นไมโครเวฟ แล้วส่งผ่านตัวกระจายสัญญาณไปในระยะทางไกลๆ ส่วนที่ปลายทางก็จะมีอุปกรณ์รับคลื่นไมโครเวฟที่สามารถแปลงคลื่นที่รับได้ให้เปลี่ยนกลับมาเป็นพลังงานไฟฟ้าอีกทีหนึ่ง ซึ่งทั้งสองเทคโนโลยีนี้ต่างก็เป็น Proven Technology แล้ว  แต่ยังมีจุดด้อยหลายประการที่ต้องพัฒนาต่อเนื่องด้วยกันทั้งคู่ คิดว่าการพัฒนาเรื่องสายส่งไร้สายคงยังต้องใช้เวลาอีกสักพักก่อนที่จะถูกนำมาใช้งานอย่างแพร่หลาย

อย่างไรก็ตามเมื่อสายส่งไร้สายใช้งานได้แล้ว คงเห็นการเปลี่ยนแปลงในหลายๆ ด้าน ทั้งเรื่องของทัศนียภาพของเมืองที่เปลี่ยนไปที่ไม่ต้องมีสายไฟตามถนนทางเดิน ไม่จำเป็นต้องมีที่ชาร์จรถยนต์ข้างถนน หรืออาจจะทำให้แท่นชาร์จตามถนนมีสภาพเหมือนตู้โทรศัพท์สาธารณะที่จะไม่มีคนใช้งาน  ขณะเดียวกันความต้องการของทองแดงเพื่อมาทำสายไฟก็จะลดไป ลดการทำเหมืองที่ต้องใช้พลังงานและทรัพยากรมาก  เป็นส่วนทำให้โลกเราน่าอยู่สำหรับลูกหลานของเราต่อไป