Powstaje technologia zdalnego ładowania dronów

Chińscy naukowcy opracowali prototyp systemu ładowania dronów za pomocą lasera. Jak twierdzą, wynalazek może się przydać w różnych zastosowaniach - od monitorowania lasów po dostarczanie paczek.

Eksperci z Chińskiego Uniwersytetu Lotnictwa Cywilnego opracowali system, który pozwala na ładowanie dronów w czasie lotu.

„Wyobraźmy sobie przyszłość, w której drony kontrolujące lasy, monitorujące katastrofy lub dostarczające przesyłki nie muszą często lądować, aby wymienić akumulatory. Wraz z wydłużaniem się misji dronów czas pracy akumulatorów stał się jedną z największych przeszkód” - mówi Jianhua Han z Chińskiego Uniwersytetu Lotnictwa Cywilnego, autor publikacji, która ukazała się w piśmie „ Matter & Light ”.

Energia przekazywana jest laserem i odbierana za pomocą perowskitowych ogniw fotowoltaicznych. Dodatkowo oprócz perowskitów zastosowano warstwę termoelektryczną, która również zamienia przekazywane przez laser ciepło w prąd. Im większa jest różnica temperatur między cieplejszą stroną skierowaną w stronę lasera a chłodniejszą stroną przeciwną, tym więcej energii elektrycznej warstwa termoelektryczna może wytworzyć.

Cały układ przekształcił aż 38,49 proc. energii dostarczonej przez zielony laser. Badacze zwracają uwagę, że to jedna z najwyższych sprawności odnotowanych dla urządzeń tej klasy pracujących w podobnych warunkach.

Jak sie okazało, wyzwanie stanowiła jednak kontrola temperatury. „Kiedy testowaliśmy urządzenie pod działaniem lasera dużej mocy, kamera termowizyjna wskazała temperaturę od 80 do 90 stopni Celsjusza. Była ona znacznie wyższa, niż się spodziewaliśmy, co uświadomiło nam, że gromadzenie się ciepła stanowi o wiele poważniejszy problem, niż sądziliśmy” - relacjonuje dr Han.

W ramach demonstracji badacze umieścili urządzenie także pod skrzydłem nieruchomego modelu drona i wykonali w skrzydle kanały powietrzne. Skierowanie zielonego lasera na tak umieszczony odbiornik pozwoliło zasilić śmigło modelu. Przepływające powietrze dodatkowo chłodziło jednocześnie zimną stronę warstwy termoelektrycznej, zwiększając ogólną wydajność całości.

Dodatkowo, aby chłodzić odbiornik energii, i aby zapobiec przegrzewaniu się urządzenia, naukowcy umieścili w ogniwie specjalne nanokryształy, które słabo przewodzą ciepło i działają jak bariera termiczna.

„Wcześniejsze badania koncentrowały się głównie na materiałach lub samym urządzeniu. Chcieliśmy wyjść poza laboratorium i zastanowić się, jak rzeczywiście zintegrować taki system ze statkiem powietrznym, chłodzić go podczas pracy i przystosować do warunków lotu. To nie jest wyłącznie problem z zakresu inżynierii materiałowej, lecz również wyzwanie konstrukcyjne” - podkreśla dr Han.

Jak dotąd system nie poleciał. Testy w powietrzy naukowcy chcą przeprowadzić w kolejnym kroku. Pozostaje jeszcze dopracowanie technologii kierowania laserem oraz zapewnienie bezpieczeństwa. „Nasza praca pokazuje, że możliwe jest »tankowanie statków powietrznych światłem«. Przejście od pierwszego prototypu do szerokiego zastosowania będzie wymagało rozwiązania wielu problemów technicznych, ale mamy nadzieję, że nasze badanie stanie się punktem wyjścia do dalszego rozwoju tej technologii” - mówi autor wynalazku.

Marek Matacz (PAP)

mat/ zan/

Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.

Czytaj cały artykuł u źródła — Nauka w Polsce