چین پهپاد لیزری با عمر باتری نامحدود می‌سازد

کاهش یا حذف کامل زمان شارژ پهپادها یکی از جذاب‌ترین حوزه‌های تحقیقاتی دنیای فناوری در سال‌های اخیر بوده است. اکنون محققان دانشگاه هوانوردی غیرنظامی چین به پیشرفت چشمگیری در زمینه شارژ بی‌سیم لیزری از راه دور دست یافته‌اند که می‌تواند در آینده امکان پرواز مداوم را برای پهپادها فراهم کند.

بر اساس پژوهشی که در ژورنال معتبر Matter & Light منتشر شده، دانشمندان چینی گیرنده سبک‌وزنی را آزمایش کرده‌اند که می‌تواند انرژی را از یک پرتو لیزر ارسال‌شده از زمین دریافت کند. این سیستم از یک مکانیزمی به نام «سلول لیزری پروسکایت-ترموالمانی» (PLC-TE) استفاده می‌کند که دو روش مختلف تولید برق را با هم ترکیب کرده است.

در این فناوری، لایه پروسکایت انرژی لیزر را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کند. هم‌زمان، لایه ترمو الکتریک بخشی از گرمای تولیدی را بازیافت کرده و آن را به توان الکتریکی اضافی تبدیل می‌نماید. نکته جالب اینجاست که با افزایش اختلاف دما بین سمت رو به لیزر و سمت خنک‌تر، خروجی برق این لایه نیز افزایش می‌یابد.

بزرگ‌ترین چالش سر راه محققان پروژه این بود که پرتوهای قوی لیزر، گیرنده‌ها را تا دمای ۸۰ تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد داغ می‌کردند. این دمای بالا نه‌تنها بازدهی سیستم را به کاهش می‌داد، بلکه خطر آسیب جدی به بدنه پهپاد را هم به همراه داشت.

جیانهوا هان (Jianhua Han)، نویسنده ارشد این پژوهش می‌گوید:

این دما بسیار بالاتر از حد انتظار ما بود و باعث شد متوجه شویم تجمع حرارت، مشکلی بسیار جدی‌تر از آن چیزی است که تصورش را می‌کردیم.

برای حل این بحران، تیم پژوهشی هان از نانوکریستال‌های ویژه‌ای در گیرنده استفاده کرد. از آنجا که نانوکریستال‌ها رسانای ضعیف گرمایی هستند، مانند یک سد حرارتی عمل کرده و از لایه‌های حساس مبدل انرژی محافظت می‌کنند. علاوه بر این، مهندسان کانال‌های هوایی ویژه‌ای را در بال‌های پهپاد طراحی کردند که با چرخش ملخ‌ها عبور جریان هوا از این کانال‌ه گرمای مازاد را به بیرون می‌راند.

این سیستم در نهایت به بازده تبدیل انرژی ۳۸.۴۹ درصد دست یافت که یکی از بالاترین رکورد ثبت‌شده در این رده از فناوری تا امروز محسوب می‌شود.

این سیستم هنوز آزمایش‌های پروازی در فضای باز را پشت سر نگذاشته، اما همین دستاورد به‌تنهایی گامی مهم در مسیر دستیابی به پرواز مداوم و عملی برای پهپادها محسوب می‌شود. به گفته هان، رسیدن از مرحله اثبات مفهوم به کاربرد گسترده، مستلزم حل چالش‌های پیچیده‌تری از جمله ردیابی دقیق پرتو لیزر و تضمین ایمنی سیستم است؛ اما این پژوهش، نقطه شروعی مهم برای آینده پهپادها و وسایل پرنده بدون سرنشین به‌شمار می‌رود.

اگر این فناوری بتواند مراحل بعدی توسعه را با موفقیت پشت سر بگذارد، می‌تواند به یکی از راه‌حل‌های کلیدی برای رفع محدودیت دیرینه پهپادها یعنی زمان محدود پرواز ناشی از ظرفیت باتری تبدیل شود.