کاهش (یا حذف کامل) زمان شارژ پهپادها (Drones) همواره یکی از حوزههای مستمر پژوهشی بوده است و برخی پیشرفتها مانند باتریهای کوانتومی که اوایل امسال به نمایش درآمدند، نویدبخش بودهاند. پژوهشگران دانشگاه هوانوردی کشوری چین (Civil Aviation University of China) به پیشرفت بزرگی در زمینه شارژ بیسیم (OTA یا Over The Air) مبتنی بر لیزر دست یافتهاند که میتواند انرژی را با بازدهی ۳۸.۹۴ درصد تبدیل کند.
بر اساس مطالعهای که در نشریه Matter & Light منتشر شده است، دانشمندان دانشگاه هوانوردی کشوری چین در حال آزمایش یک گیرنده سبکوزن هستند که میتواند انرژی را از یک پرتو لیزر ارسالشده از زمین دریافت کند. این سیستم از یک دستگاه ترکیبی سلول لیزری پروپروسایت-ترموالکتریک (PLC-TE) استفاده میکند که دو روش تولید الکتریسیته را با یکدیگر ترکیب میکند. لایه پروپروسایت انرژی لیزر را به الکتریسیته تبدیل میکند، در حالی که لایه ترموالکتریک مقداری از حرارت حاصل را بازیابی کرده و آن را به توان اضافی تبدیل میکند. خروجی این سیستم با افزایش اختلاف دما بین سمت رو به لیزر و سمت خنکتر، افزایش مییابد.
چالش اصلی در این تنظیمات این است که پرتوهای شدید لیزر، گیرندهها را تا دمای سرسامآور ۸۰ تا ۹۰ درجه سانتیگراد داغ میکنند که این امر باعث کاهش بازدهی و آسیب به خود هواپیما میشود. جیان هوا هان (Jianhua Han)، نویسنده ارشد این مطالعه، توضیح داد: «این میزان بسیار بالاتر از حد انتظار ما بود و باعث شد متوجه شویم که تجمع گرما یک مشکل بسیار جدیتر از آنچه تصور میکردیم است.»
برای غلبه بر این چالش، تیم هان نانوکریستالهای ویژهای را به گیرنده اضافه کردند. از آنجا که نانوکریستالها رسانای ضعیف گرما هستند، به آنها اجازه میدهند به عنوان یک مانع حرارتی عمل کرده و از لایههای پروپروسایت و ترموالکتریک محافظت کنند. این تیم همچنین کانالهای هوا را به بالهای پهپاد اضافه کرد. با چرخش ملخها، جریان هوا از این کانالها عبور کرده و گرمای اضافی را خارج میکند و به خنک نگه داشتن سیستم کمک میکند. ترکیب نانومواد و خنککننده آیرودینامیکی در طول آزمایشها به بازدهی قابل توجه تبدیل انرژی ۳۸.۴۹ درصدی منجر شد که یکی از بالاترین موارد گزارششده برای این کلاس از فناوری است.
اگرچه این سیستم هنوز آزمایشهای پرواز در فضای باز را پشت سر نگذاشته است، اما این پیشرفت به تنهایی گام مهمی به سوی پرواز مستمر و کاربردی پهپادها محسوب میشود. همانطور که هان خاطرنشان کرد، رفتن از ۱ به ۱۰۰ نیازمند حل چالشهای پیچیده ردیابی و ایمنی است، اما این پژوهش نقطه شروع مهمی را برای آینده پهپادها و پهپادهای بدون سرنشین (UAV) ایجاد میکند.