كشف باحثون صينيون عن تقنية جديدة يمكن أن تمكن الطائرات بدون طيار قريبًا من الشحن في منتصف الرحلة باستخدام أشعة ليزر عالية الطاقة.
قام العلماء ببناء نموذج أولي للنظام باستخدام نموذج لطائرة بدون طيار وأرفقوا جهاز استقبال يعمل بشكل مشابه لطائرة بدون طيار خلية شمسية. تم تثبيت جهاز الاستقبال على الجانب السفلي من الجناح، ونجح في تحويل الطاقة من شعاع الليزر إلى كهرباء لتشغيل مراوح الطائرة.
تم تحقيق هذا الإنجاز من قبل باحثين في جامعة الطيران المدني الصينية وجامعة تسينغهوا، مع تفاصيل موضحة في دراسة جديدة نشرت في 29 يوليو في المجلة. المادة والضوء.
“ركزت الدراسات السابقة إلى حد كبير على المواد أو الجهاز نفسه”، هذا ما قاله أحد كبار الباحثين في الدراسة جيانهوا هانوقال الباحث في جامعة الطيران المدني الصينية في بيان. “أردنا أن نفكر خارج المختبر، لكيفية دمج النظام فعليًا في الطائرة، وتبريده أثناء التشغيل، وجعله متوافقًا مع الطيران. إنها ليست مجرد مشكلة في علم المواد؛ إنها مشكلة هندسية.”
طائرات بدون طيار تشحن لاسلكيا
جهاز الاستقبال هو ما يُعرف باسم جهاز ترادفي لخلية ليزر البيروفسكايت الكهروحرارية (PLC-TE) مُحسّن لتحويل ضوء الليزر إلى كهرباء.
البيروفسكايت هو مادة عالية الكفاءة تستخدم في الخلايا الشمسية المتطورة، جدير بالملاحظة بسبب هيكله البلوري الذي يسمح له بالتقاط المزيد من الأطوال الموجية لطيف الضوء مقارنة بالسيليكون. لهذا السبب، يتم تقديرها باعتبارها مادة شمسية مستقبلية، حيث تشير بعض الأبحاث إلى أنه يمكن استخدامها أيضًا تحويل الضوء الداخلي المحيط إلى كهرباء صالحة للاستخدام.
عند تعرضه لليزر الأخضر، قام جهاز الاستقبال بتحويل 38.49% من الضوء إلى كهرباء، وهي نسبة أعلى بكثير من نتائج الذروة البالغة 34% للخلايا الترادفية المصنوعة من البيروفسكايت والسيليكون. سجلتها وزارة الطاقة الأمريكية (وزارة الطاقة).
احصل على الاكتشافات الأكثر روعة في العالم والتي يتم تسليمها مباشرة إلى صندوق الوارد الخاص بك.
وفي الاختبار الأولي، اكتشف الباحثون أثرًا جانبيًا غير مرحب به لاستخدام الليزر: حيث تم تسخين الطائرة بدون طيار إلى درجات حرارة شديدة، مما يقلل من كفاءتها الإجمالية.
بعد الاختبار الأولي باستخدام نموذج، يخطط العلماء لشحن طائرة بدون طيار حقيقية لاسلكيًا في منتصف الرحلة.
(رصيد الصورة: Y. Han and X. Han et al. (2026))
“عندما اختبرنا الجهاز تحت أشعة ليزر عالية الطاقة، أظهرت الكاميرا الحرارية درجات حرارة تتراوح بين 80 إلى 90 درجة مئوية [176 to 194 degrees Fahrenheit]قال هان: “كان ذلك أعلى بكثير مما توقعنا وجعلنا ندرك أن تراكم الحرارة كان مشكلة أكثر خطورة بكثير مما كنا نتصور”.
ولمكافحة ذلك، أدخل الباحثون بلورات نانوية مصنوعة من ثلاثي سيلينيد الأنتيمون – وهي مادة وفيرة من أشباه الموصلات – في تصميم PLC-TE. يلعب هذا دور الحاجز الحراري، مما يمنع الجهاز من إطلاق الكثير من الحرارة.
بالإضافة إلى ابتكار التبريد، ساعد تدفق الهواء المستمر الناتج عن مروحة الطائرة بدون طيار على تنظيم درجة حرارة الجانب البارد لجهاز الاستقبال.
التغلب على عوائق عمر البطارية
وقال هان: “تخيل مستقبلاً حيث الطائرات بدون طيار التي تقوم بتفتيش الغابات أو مراقبة الكوارث أو توصيل الطرود لم تعد بحاجة إلى الهبوط بشكل متكرر لاستبدال البطاريات”. “مع قيام الطائرات بدون طيار بمهام أطول، أصبح عمر البطارية أحد أكبر العوائق.”
وحدد الباحثون على وجه التحديد الاستطلاع واللوجستيات والإغاثة في حالات الكوارث كمجالات رئيسية حيث يمكن استخدام الطائرات بدون طيار التي تعمل بالليزر في يوم من الأيام. لكنهم قالوا أيضًا إنه يتعين بذل المزيد من الجهود لتطوير أنظمة التتبع في الوقت الفعلي التي تستهدف بدقة PLC-TE على الطائرات بدون طيار أثناء الطيران قبل أن يتم استخدام النظام في البرية.
للمضي قدمًا، سيختبر الباحثون كيفية عمل الجهاز على طائرة بدون طيار خفيفة الوزن في الظروف الخارجية.
لقد جعل الوعد بالطيران لأجل غير مسمى اختبارات الطاقة اللاسلكية محط اهتمام الجيوش في جميع أنحاء العالم. إذا تم تحقيق ذلك، فمن الممكن أن تعمل طائرات الاستطلاع والمركبات الجوية بدون طيار (UAVs) الحاملة للأسلحة في بيئات مختلفة جذريًا عن تلك التي تقتصر عليها حاليًا، مع متطلبات التزود بالوقود بشكل منتظم.
على سبيل المثال، المركبة الجوية غير المأهولة الأكثر استخدامًا والتي يتم إطلاقها يدويًا (UAV)، وهي AeroVironment RQ-11 رافين، يمكن أن تطير ل أقصى زمن طيران من 60 إلى 90 دقيقة قبل أن تحتاج إلى الشحن.
في يونيو 2025، الولايات المتحدة وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (داربا) بنجاح تبث 800 واط من الطاقة على مسافة 5.3 ميل (8.6 كيلومتر)، كجزء من برنامج ترحيل الطاقة اللاسلكية الضوئية المستمرة (POWER).
وقالت شركات خاصة مثل PowerLight Technologies، بالتعاون مع وزارة الدفاع الأمريكية، إنها تستطيع ذلك توصيل كيلووات من الطاقة إلى الطائرات بدون طيار أثناء الطيران تعمل على ارتفاعات تصل إلى 5000 قدم (1500 متر).
مرتبط
اكتشاف المزيد من موقع مدسن medicine
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
