غزل زیاریمهم نیست که پهپادها و پهپادها چقدر کاربردی، جالب، همه کاره و پیچیده باشند، همه آنها با یک مشکل اساسی روبرو هستند: زمان محدود پرواز.
گفته می‌شود، اگرچه پهپادها می‌توانند کارهای زیادی را با یک بار شارژ انجام دهند. با این حال، هنگامی که شارژ کامل شد، باید منتظر بمانید تا باتری دوباره شارژ شود تا پرواز از سر گرفته شود یا قطعات جایگزین مناسب برای آن تهیه کنید. البته اینها پهپادهای تجاری هستند و نه پهپادهای نظامی که می توانند ساعت ها یا روزها در آسمان بمانند.
امروزه محققان در حال تحقیق و تحقیق بر روی فناوری هایی هستند که به پهپادها اجازه می دهد تا زمانی که می خواهند در هوا بمانند. به این ترتیب پهپاد در طول روز از انرژی خورشید استفاده می کند و با استفاده از منابع دیگری مانند دریافت سیگنال های 4G و وای فای آن را در شب به انرژی تبدیل می کند.
اما استفاده از پهپادهای خورشیدی که می توانند برای همیشه پرواز کنند، حداقل در ابتدا محدودیت دیگری نیز خواهد داشت: این بدان معناست که این پهپادها در ابتدا باید بسیار کوچک باشند. این بدان معناست که این پهپادهای کوچک که از انرژی خورشیدی استفاده می کنند، انتظار نمی رود که بتوانند دوربینی را برای چند روز در هوا نگه دارند.
نگرانی ها و عدم قطعیت های موجود
این سوال مطرح می شود که این پهپادهای جدید چقدر کوچک خواهند بود. پهپاد خورشیدی محققین دانشگاه بیهانگ در چین تنها 4.21 گرم وزن دارد، این بدان معناست که کولمب فلای بسیار سبک است، اما به اندازه یک مرغ مگس خوار نیست.
با این حال، مشخص نیست که آیا چنین پهپادی می تواند در شرایط مختلف آب و هوایی به کار خود ادامه دهد یا خیر. اگر این پهپاد نتواند در برابر باد مقاومت کند، تولید برق از انرژی خورشیدی و شبکه های بی سیم بی فایده خواهد بود. البته لازم به ذکر است که این ایده در حال حاضر محدود به یک پروژه تحقیقاتی است.
البته شرایط آب و هوایی تنها مشکل نیست. پس از شکست یکی از قطعات نمونه اولیه، پهپاد فقط یک ساعت می‌توانست به کار خود ادامه دهد، مشکل دیگری که می‌تواند منجر به زمین‌گیری یک پهپاد قابل پرواز برای مادام العمر شود.
در هر صورت، محققان بر این باورند که از این فناوری می توان برای ساخت پهپادهایی به اندازه حشرات استفاده کرد که می توانند به طور نامحدود در هوا باقی بمانند و از این پهپادها می توان برای ارتباطات، ماموریت های جستجو و نجات و جاسوسی استفاده کرد.
سعی کنید مشکلات را حل کنید
بنابراین، محققان تصمیم گرفتند برای حل دو مشکل موجود، یعنی اندازه پنل های خورشیدی و کارایی موتور پهپاد، اقداماتی انجام دهند.
اول، با کاهش اندازه پهپاد، پنل های خورشیدی آن نیز کاهش می یابد. بنابراین انرژی کمتری تولید می شود و در عین حال موتور الکتریکی در اثر گرم شدن می تواند مقداری انرژی را از دست بدهد که بر مدت زمان پرواز پهپاد تأثیر می گذارد.
مینگژنگ کی و اعضای تیمش پهپادی ساخته اند که هر دوی این مشکلات را حل می کند. ابتدا یک مدار ولتاژ ماژول های خورشیدی را به 6000 تا 9000 ولت کاهش می دهد، سپس سیستم محرک الکترواستاتیک قدرت روتور را با حداقل تلفات حرارتی در حدود 10 سانتی متر فراهم می کند.
اجزای موتور در یک حلقه مرتب شده اند. این قطعات دارای بارهای الکتریکی متناوب هستند که با ایجاد نیرو، تیغه روتور را می چرخانند. هنگامی که منبع تغذیه وجود دارد، حلقه ها نیز می چرخند و پهپاد را در هوا نگه می دارند. این قطعات از فیبر کربن سبک وزن ساخته شده اند که با فویل آلومینیومی پوشانده شده اند. ولتاژ بالا مورد نیاز این قطعات یک مزیت عمده است. زیرا با کاهش برق مشکل گرما حل می شود.
مینگژنگ کی توضیح می‌دهد: «جریان عملیاتی برای همان توان بسیار کم است، به این معنی که موتور تقریباً هیچ گرمایی تولید نمی‌کند. راندمان بالا و مصرف انرژی کم موتور این امکان را فراهم می کند که وسیله نقلیه را با یک پنل خورشیدی بسیار کوچک تامین کند. ما برای اولین بار موفق به ساخت یک هواپیمای میکرو بر اساس نور طبیعی خورشید شده ایم. تاکنون تنها هواپیماهای بسیار بزرگ و فوق سبک توانسته اند به این هدف دست یابند.»
وی ادامه داد: البته این طراحی خلاقانه هنوز کامل نشده است. اما محققان می توانند این مشکل را در پهپادهای آینده برطرف کنند. در عین حال، محققان قصد دارند چنین پهپادی را به سیگنال های رادیویی متصل کنند تا انرژی در شب دریافت کنند.
بحث بعدی مربوط به موضوع هدایت پهپادهاست که در طراحی فعلی امکان پذیر نیست. با این حال، این آزمایشات هنوز در مراحل اولیه خود هستند.
محققان اعلام کرده‌اند که این پهپاد 4.21 گرمی می‌تواند محموله 1.59 گرمی را حمل کند که ممکن است برای حمل دوربین یا سایر اجزای پهپاد کافی باشد. در آینده می توان بار پهپاد را تا 4 گرم و حتی تا 30 گرم افزایش داد.
در مورد پهپاد به اندازه حشره، محققان می‌خواهند پهپادی با قطر روتور فقط یک سانتی‌متر بسازند.
منبع: bgr