Ένα σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη drones με πολύ μεγαλύτερη αυτονομία πραγματοποίησαν Κινέζοι επιστήμονες, παρουσιάζοντας ένα πρωτοποριακό σύστημα που επιτρέπει την ασύρματη τροφοδοσία ενός μη επανδρωμένου αεροσκάφους με ενέργεια μέσω δέσμης λέιζερ όσο αυτό βρίσκεται στον αέρα. Εφόσον η τεχνολογία εξελιχθεί και εφαρμοστεί σε πραγματικές συνθήκες, θα μπορούσε να περιορίσει δραστικά την ανάγκη προσγείωσης για επαναφόρτιση, αλλάζοντας τα δεδομένα σε αποστολές επιτήρησης, έρευνας, διάσωσης και μεταφοράς φορτίων.
Πώς λειτουργεί το νέο σύστημα
Οι ερευνητές κατασκεύασαν ένα πειραματικό drone, στο οποίο τοποθέτησαν έναν ειδικό δέκτη στην κάτω πλευρά του φτερού. Ο δέκτης λειτουργεί με τρόπο αντίστοιχο μιας ηλιακής κυψέλης, μετατρέποντας την ενέργεια μιας δέσμης λέιζερ σε ηλεκτρική ισχύ, η οποία χρησιμοποιείται άμεσα για την τροφοδότηση των ηλεκτροκινητήρων και των ελίκων του αεροσκάφους.
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες του Πανεπιστημίου Πολιτικής Αεροπορίας της Κίνας και του Πανεπιστημίου Tsinghua, ενώ τα αποτελέσματά της δημοσιεύθηκαν στην επιστημονική επιθεώρηση Matter & Light.
Όπως εξήγησε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Τζιανχούα Χαν, η ομάδα δεν περιορίστηκε στην ανάπτυξη νέων υλικών, αλλά επιδίωξε να δημιουργήσει μια ολοκληρωμένη λύση που να μπορεί να ενσωματωθεί σε πραγματικό αεροσκάφος.
«Οι προηγούμενες μελέτες επικεντρώνονταν κυρίως στα υλικά ή στην ίδια τη συσκευή. Εμείς θελήσαμε να προχωρήσουμε πέρα από το εργαστήριο και να εξετάσουμε πώς το σύστημα μπορεί να ενσωματωθεί σε ένα αεροσκάφος, να ψύχεται κατά τη λειτουργία του και να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της πτήσης. Δεν πρόκειται μόνο για πρόβλημα επιστήμης υλικών, αλλά κυρίως για πρόβλημα μηχανικής», δήλωσε.
Η τεχνολογία πίσω από τον δέκτη
Η καρδιά του συστήματος είναι ένα θερμοηλεκτρικό κύτταρο λέιζερ περοβσκίτη (PLC-TE), το οποίο έχει σχεδιαστεί ώστε να μετατρέπει με εξαιρετικά υψηλή απόδοση την ενέργεια της ακτίνας λέιζερ σε ηλεκτρική ενέργεια.
Ο περοβσκίτης συγκαταλέγεται στα πλέον υποσχόμενα υλικά της νέας γενιάς φωτοβολταϊκών. Η ιδιαίτερη κρυσταλλική δομή του επιτρέπει την απορρόφηση μεγαλύτερου φάσματος φωτός σε σχέση με το πυρίτιο, ενώ αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι μπορεί να αξιοποιεί ακόμη και τον χαμηλής έντασης φωτισμό εσωτερικών χώρων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Κατά τις δοκιμές, όταν ο δέκτης δέχθηκε πράσινη ακτίνα λέιζερ, κατάφερε να μετατρέψει το 38,49% της προσπίπτουσας ενέργειας σε ηλεκτρισμό. Η επίδοση αυτή ξεπερνά το προηγούμενο κορυφαίο ποσοστό του 34% που είχαν επιτύχει οι συνδυασμένες κυψέλες περοβσκίτη-πυριτίου, σύμφωνα με στοιχεία του Υπουργείου Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών.
Η υπερθέρμανση ήταν το μεγαλύτερο εμπόδιο
Κατά τη διάρκεια των πρώτων πειραμάτων, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η ισχυρή δέσμη λέιζερ προκαλούσε σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας, γεγονός που περιόριζε την απόδοση του συστήματος.
«Όταν δοκιμάσαμε τη συσκευή με λέιζερ υψηλής ισχύος, η θερμική κάμερα κατέγραψε θερμοκρασίες μεταξύ 80 και 90 βαθμών Κελσίου. Ήταν πολύ υψηλότερες από όσες περιμέναμε και καταλάβαμε ότι η συσσώρευση θερμότητας αποτελούσε πολύ σοβαρότερο πρόβλημα απ’ όσο είχαμε εκτιμήσει», ανέφερε ο Χαν.
Για την αντιμετώπιση του προβλήματος, η ερευνητική ομάδα πρόσθεσε στη διάταξη νανοκρυστάλλους τρισεληνιούχου αντιμονίου, ενός ημιαγώγιμου υλικού με ιδιαίτερες φωτοηλεκτρικές ιδιότητες. Οι νανοκρύσταλλοι λειτουργούν ως θερμικό φράγμα, περιορίζοντας τη μεταφορά θερμότητας και προστατεύοντας το σύστημα από υπερθέρμανση.
Παράλληλα, η συνεχής ροή αέρα που δημιουργούν οι έλικες του drone συμβάλλει στη φυσική ψύξη της διάταξης κατά τη διάρκεια της πτήσης, βελτιώνοντας ακόμη περισσότερο τη συνολική απόδοση.
Νέα εποχή για τα drones
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η τεχνολογία αυτή μπορεί να αλλάξει ριζικά τον τρόπο λειτουργίας των μη επανδρωμένων αεροσκαφών.
«Φανταστείτε ένα μέλλον όπου drones που επιθεωρούν δάση, παρακολουθούν φυσικές καταστροφές ή πραγματοποιούν παραδόσεις δεμάτων δεν θα χρειάζεται πλέον να προσγειώνονται συχνά για αλλαγή ή φόρτιση μπαταριών. Καθώς οι αποστολές των drones γίνονται ολοένα μεγαλύτερες, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους περιοριστικούς παράγοντες», εξήγησε ο Τζιανχούα Χαν.
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε αποστολές επιτήρησης, αναγνώρισης, μεταφοράς υλικών και παροχής ανθρωπιστικής βοήθειας μετά από φυσικές καταστροφές.
Το επόμενο βήμα και οι στρατιωτικές προοπτικές
Παρά τα ιδιαίτερα ενθαρρυντικά αποτελέσματα, οι ερευνητές τονίζουν ότι απαιτείται ακόμη σημαντική πρόοδος στην ανάπτυξη συστημάτων υψηλής ακρίβειας, τα οποία θα μπορούν να διατηρούν τη δέσμη λέιζερ συνεχώς εστιασμένη στον δέκτη του drone κατά τη διάρκεια της πτήσης.
Στην επόμενη φάση της έρευνας, η ομάδα σχεδιάζει να εγκαταστήσει το σύστημα σε ένα πραγματικό, ελαφρύ drone και να πραγματοποιήσει δοκιμές σε εξωτερικό περιβάλλον.
Η προοπτική σχεδόν απεριόριστης αυτονομίας έχει ήδη προσελκύσει το ενδιαφέρον στρατιωτικών οργανισμών διεθνώς. Εφόσον η ασύρματη μεταφορά ενέργειας αποδειχθεί επιχειρησιακά αξιόπιστη, μη επανδρωμένα αεροσκάφη αναγνώρισης, επιτήρησης ή μεταφοράς φορτίων θα μπορούν να παραμένουν στον αέρα για πολύ μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα χωρίς την ανάγκη συχνής επαναφόρτισης.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το AeroVironment RQ-11 Raven, ένα από τα πιο διαδεδομένα μικρά στρατιωτικά drones, το οποίο διαθέτει αυτονομία μόλις 60 έως 90 λεπτών πριν χρειαστεί νέα φόρτιση.
Οι εξελίξεις στον τομέα δεν περιορίζονται στην Κίνα. Τον Ιούνιο του 2025, η Υπηρεσία Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων Άμυνας των ΗΠΑ (DARPA) κατάφερε, στο πλαίσιο του προγράμματος Persistent Optical Wireless Energy Relay (POWER), να μεταδώσει ασύρματα 800 Watt ηλεκτρικής ισχύος σε απόσταση 8,6 χιλιομέτρων.
Παράλληλα, ιδιωτικές εταιρείες όπως η PowerLight Technologies, σε συνεργασία με το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ, υποστηρίζουν ότι μπορούν ήδη να μεταδίδουν ισχύ αρκετών κιλοβάτ σε drones που επιχειρούν σε ύψος έως και 1.500 μέτρων, γεγονός που καταδεικνύει ότι η ασύρματη ενεργειακή τροφοδοσία των μη επανδρωμένων αεροσκαφών εξελίσσεται σε έναν από τους πλέον δυναμικούς τομείς της αεροναυπηγικής και της αμυντικής τεχνολογίας.
Διαβάστε ακόμη
Ο κόσμος έσπασε ένα ρεκόρ ηλιακής ενέργειας αλλά δεν το πρόσεξε κανείς (πίνακες)
Data centers: Σχέδιο για «κόφτη» στην κατανάλωση ρεύματος υπό τον φόβο μπλακάουτ
Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφθείτε το Πρώτο ΘΕΜΑ
Σχολίασε εδώ
Για να σχολιάσεις, χρησιμοποίησε ένα ψευδώνυμο.