Авторизация
 
  • 12:29 – Знаменитости Кыргызстана призвали своих поклонников быть добрее к ВИЧ инфицированным 
  • 11:32 – МИД КР: итоги деятельности за I полугодие 2018 
  • 11:18 – Презентация книги писателя-публициста Мусы Сапаева 
  • 05:44 – Музыканты «Джаза Бернстайна» выступят в Бишкеке 

Технологии будущего: беспилотники можно будет заряжать в полете с помощью лазера

54.198.195.11

Технологии будущего: беспилотники можно будет заряжать в полете с помощью лазера

Исследователями из РКК "Энергия" имени С.П.Королева придуман новые способ, как можно зарядить беспилотник во время полета. Технологии будущего позволяют передавать заряд энергии с помощью лазера. И именно этот метод взят на вооружение для разработки способов зарядки БПЛА, не сажая их на землю, передает Joinfo.ua со ссылкой на ВuildingТech.

Мультикоптеры остаются в воздухе по 10−20 минут, на самых современных аккумуляторах — 25−30. Этого часто не хватает.

В самом деле, многим аппаратам требуется оставаться в воздухе часами, ведя мониторинг газопроводов или состояния железных дорог, аэрофотосъемку районов бедствий, охрану территорий, ретрансляцию радиосигнала. Для таких задач можно использовать беспилотники "самолетного типа" с двигателями внутреннего сгорания, но они не слишком маневренны и неспособны зависать в одной точке. Во многих случаях электрические квадрокоптеры удобнее, и их пользователи идут на разные ухищрения, чтобы продлить срок работы: возят дополнительные аккумуляторы или даже запасные дроны, чтобы быстро проводить замену, пока отработавший свое время аппарат остается на подзарядке.

Отдельные модели беспилотников работают "на привязи", получая электроэнергию с земли. Однако провода тяжелые, их сдувает ветром вместе с самим беспилотником, и предел высоты для таких аппаратов редко превышает 200 м, высота 1 км уже недостижима. Предпринимаются попытки питать беспилотники по оптоволокну, отправляя наверх импульсы инфракрасного лазера. Оно вдесятеро легче металлического провода — но, увы, не предназначено для передачи больших мощностей и легко перегревается, что сильно усложняет дело.

Технологии будущего

Энергетическая "привязь" беспилотников неизбежна — но она может стать совсем невесомой и почти бесконечной, питая аппараты напрямую, чистым лазерным лучом. Такой проект разрабатывают в РКК "Энергия". По информации, которую подготовил для ДжоИнфоМедиа журналист Георгий Полтавчук, эта технология может обеспечить круглосуточную работу беспилотников без необходимости подзарядки.

Свет в фотоэлементах превращается в электричество благодаря фотоэффекту: фотоны высоких энергий "выбивают" из материала электроны — и возникает ток. Разные полупроводники отличаются эффективностью преобразования света и разной чувствительностью к излучению разной длины волны. Как правило, солнечные батареи делают из кремния, он недорог, но в ток он превращает обычно не больше 10% энергии падающего света. Арсенид галлия (GaAs) дороже, но и эффективнее. В инфракрасном диапазоне, на длине волны около 808 нм, его производительность достигает 60%.

Вплоть до недавнего времени передача энергии с помощью лазеров не имела большого смысла: их КПД составлял всего 10−20%. С учетом потерь на передачу и преобразование световой энергии в электричество получателя достигало в лучшем случае нескольких процентов исходной мощности. Только в 2000-х годах ситуация начала меняться: появились инфракрасные лазеры с КПД до 40−50% и высокоэффективные фотоэлектрические модули на основе арсенида галлия, способные преобразовывать в электричество до 40%, а иногда — и до 70% энергии излучения.

Это породило большую моду на создание автономных беспилотников, способных полностью обеспечивать собственные энергетические нужды от бортовых панелей солнечных батарей. Однако Солнце излучает в широком диапазоне волн, и панели приходится делать "универсальными", способными улавливать фотоны разной энергии. Лазерный луч позволяет работать намного ювелирнее: он имеет строго определенную частоту и позволяет заранее подобрать материал фотоэлемента так, чтобы фотоны именно этой длины волны выбивали из него максимальное количество электронов. Это повышает эффективность энергосистемы, снижает ее размеры и вес.

Проект, над которым работают в РКК "Энергия", использует для передачи энергии инфракрасные лазеры с двумя длинами волн — 808 и 1064 нм. 808-нанометровый луч ориентируется на фотоэлементы на базе арсенида галлия с эффективностью преобразования энергии до 40%. Но эта длина волны хороша лишь на малых дистанциях: уже при километровом удалении пучок вырастет в метровое размытое пятно. С 1064 нм мы теряем 10% эффективности, но зато на километре луч дает пятно лишь в 3 см.

Зарядная станция с системой наведения может непрерывно снабжать беспилотник энергией, если он не улетает за пределы видимости либо если аппарат летает по определенному маршруту и подзаряжается в какой-то определенной точке своей траектории. При необходимости таким образом можно держать БПЛА в воздухе сутками, во многих случаях получая дешевую альтернативу космическому аппарату.

На сегодняшний день инженеры из "Энергии" уже разработали систему наведения лазерного луча, которая чутко удерживает беспилотник на прицеле. Она следит за аппаратом, ориентируясь на отражение сигнала слабого "навигационного" лазера от уголкового отражателя на корпусе, с точностью до 0,1°. Дальнейшее наведение обеспечивает миниатюрное зеркало внутри оптической системы "лазерной пушки". Оно позволяет менять направление луча с точностью до тысячных долей градуса, ориентируясь на поток энергии от ячеек фотоприемника, и добиваться максимального уровня полученной энергии.


Смотрите также

[related-news]
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
{related-news}
[/related-news]

КОММЕНТАРИИ:
Курсы валют НБКР

Новости партнеров
На правах рекламы
  -Реклама
(контекстная реклама)
Мы в соцсетях
  • Facebook
  • Twitter