Лазери На Батарейках: Китайські Вчені Розробили Революційну Систему Бездротової Зарядки Дронів У Польоті

* Науковці створили прототип системи, використовуючи модель безпілотника та спеціальний приймач, що працює за принципом, подібним до сонячної панелі. Цей приймач, закріплений на нижній частині крила, успішно трансформував енергію лазерного променя в електричний струм для живлення пропелерів літального апарата. Це досягнення належить науковцям з Цивільного Авіаційного Університету Китаю та Університету Цінхуа. Деталі дослідження опубліковані 29 липня в журналі *Matter & Light*. “Попередні дослідження переважно зосереджувалися на матеріалах або самому пристрої”, — зазначив у своїй заяві старший автор дослідження Цзяньхуа Хань, науковець з Цивільного Авіаційного Університету Китаю. “Ми хотіли вийти за межі лабораторії й подумати про те, як систему можна інтегрувати в реальний літальний апарат, як її охолоджувати під час роботи та зробити сумісною з польотом. Це не просто проблема матеріалознавства, це інженерне завдання”.

Бездротова Зарядка Дронів

Приймач є так званим тандемним пристроєм перовскіт-лазерна комірка-термоелектрик (PLC-TE), оптимізованим для перетворення лазерного світла на електрику. Перовскіт — це високоефективний матеріал, що використовується в передових сонячних елементах. Він відомий своєю кристалічною структурою, яка дозволяє йому вловлювати ширший спектр довжин хвиль світла, ніж кремній. Саме тому його високо цінують як матеріал майбутнього для сонячної енергетики; деякі дослідження навіть припускають його використання для перетворення освітлення в приміщенні на електроенергію. Під дією зеленого лазера приймач перетворив 38,49% світла на електрику — показник значно вищий за пікові результати 34% для перовскіт-кремнієвих тандемних комірок, зафіксовані Міністерством енергетики США (DOE). Під час початкових випробувань дослідники виявили небажаний побічний ефект від використання лазера: дрон нагрівався до екстремальних температур, що знижувало його загальну ефективність.

Після початкових випробувань на моделі, вчені планують бездротово заряджати реальний дрон у польоті. (Зображення: Y. Han and X. Han et al. (2026)) “Коли ми тестували пристрій під впливом потужного лазера, теплова камера показувала температури від 80 до 90 градусів Цельсія”, — розповів Хань. “Це було значно вище, ніж ми очікували, і змусило нас усвідомити, що накопичення тепла є набагато серйознішою проблемою, ніж ми уявляли”. Для вирішення цієї проблеми дослідники додали в конструкцію PLC-TE нанокристали з триселеніду сурми — поширеного напівпровідникового матеріалу. Це слугує тепловим бар’єром, запобігаючи надмірному виділенню тепла пристроєм. Окрім інноваційного охолодження, постійний потік повітря, створюваний пропелерами дрона, додатково допомагав регулювати температуру холодної сторони приймача.

Подолання Обмежень Часу Роботи Від Батареї

“Уявіть майбутнє, де дрони, що інспектують ліси, моніторять надзвичайні ситуації чи доставляють пакунки, більше не потребують частих посадок для заміни батарей”, — зазначив Хань. “Зі збільшенням тривалості польотів дронів, час роботи від батареї став одним з найбільших бар’єрів”. Дослідники особливо визначили розвідку, логістику та реагування на надзвичайні ситуації як ключові сфери, де дрони, що працюють від лазерів, могли б знайти застосування. Однак вони також зазначили, що потрібно зробити більше для розробки систем відстеження в реальному часі, які б точно наводили PLC-TE на дрони в польоті, перш ніж система зможе використовуватися в реальних умовах. Надалі дослідники тестуватимуть функціональність пристрою на реальному легкому дроні в польових умовах. Прагнення до “нескінченного польоту” зробило випробування бездротової передачі енергії фокусом для військових у всьому світі. Якщо це буде досягнуто, розвідувальні та озброєні безпілотні літальні апарати (БПЛА) зможуть працювати в умовах, кардинально відмінних від тих, до яких вони зараз обмежені, завдяки регулярним вимогам до дозаправки.
• Дрони зможуть досягти “нескінченного польоту” після створення інженерами системи бездротової передачі енергії на основі лазерів, яка заряджатиме їх з землі.
• Японський прорив у галузі енергетики може стати “кроком до повністю бездротового суспільства”.
• Японія випробувала 100-кіловатну лазерну зброю, яка може прорізати метал і дрони на льоту. Наприклад, найпоширеніший вручну запускається безпілотний літальний апарат (БПЛА) AeroVironment RQ-11 Raven може літати максимум 60-90 хвилин, перш ніж потребуватиме зарядки. У червні 2025 року Агентство передових оборонних дослідницьких проєктів США (DARPA) успішно передало 800 Вт потужності на відстань 8,6 км у рамках програми Persistent Optical Wireless Energy Relay (POWER). Приватні компанії, такі як PowerLight Technologies, у співпраці з Міністерством оборони США, заявили, що можуть доставляти кіловати енергії дронам у польоті на висоті до 1500 метрів. —

Порада від Business News:

Ця новина може бути надзвичайно корисною для бізнесів, що активно використовують дрони. Розробка системи бездротової зарядки дронів у польоті потенційно усуває одне з найбільших обмежень їхньої ефективності — час роботи від батареї. Це відкриває нові можливості для розширення сфер застосування дронів, особливо в логістиці, моніторингу великих територій, екстреному реагуванні та інспекційних роботах, дозволяючи їм працювати довше та без необхідності частих зупинок для підзарядки.

Sourse: www.livescience.com