Времето за работа на дрона на батерии е ограничено и дори с батерии с най-голям капацитет рядко надвишава един час. Възможността за зареждане във въздуха, без да се връща на базата, ще позволи значително да се разшири потенциалът на безпилотните летателни апарати. Прототипът на устройството, създаден в Китай, се монтира под крилото на дрона и преобразува енергията на зелен лазер в електричество, както правят слънчевите панели. Ефективността на преобразуването достигна почти 40%.

„Предишните изследвания бяха насочени предимно към материалите или към самото устройство“, отбеляза Хань Цзяньху, научен сътрудник в Китайския университет за гражданска авиация. — Искахме да излезем извън рамките на лабораторните условия и да обмислим как тази система може реално да бъде интегрирана в конструкцията на летателния апарат, да се осигури нейното охлаждане по време на работа и да се направи годна за експлоатация по време на полет. Това не е просто задача от областта на материалознанието — това е инженерна задача.“

Приемникът, монтиран на дрона, е тандемно устройство, състоящо се от перовскитова лазерна клетка и термоелектрически генератор (PLC-TE). Перовскитът е материал със специфична кристална решетка, който може да улавя по-широк диапазон от дължини на вълните в сравнение със сицилия. В този случай той е настроен да поглъща зелена лазерна светлина. Когато лъчът пада върху приемника, перовскитовият слой генерира електричество, а термоелектрическият елемент допълнително преобразува излишната топлина в енергия, повишавайки общата ефективност.

Какво показаха тестовете

Въпреки това по време на първите тестове учените откриха неприятен страничен ефект: мощният лъч нагрява приемника до 80–90 °C, което намалява ефективността на устройството. Като противодействие беше решено да се добавят нанокристали от триселенид на арсена – полупроводников материал, който действа като топлинна бариера, предпазваща от прекомерно загряване. За допълнително охлаждане на приемника са използвани въздушния поток от собствения пропелер на дрона. В резултат системата не само не се прегрява, но и работи по-ефективно.

При лабораторните тестове приемникът преобразува 38,49% от енергията на лазерния лъч в електричество. За сравнение: рекордната ефективност на тандемните фотоелементи от перовскит и силиций, регистрирана от Министерството на енергетиката на САЩ, възлиза на 34%.

Изследователите виждат три ключови области на приложение на безжичното лазерно зареждане на дроновете: разузнаване, логистика и ликвидиране на последиците от природни бедствия. Дрон, който може да остава във въздуха дни или седмици, е способен непрекъснато да следи горските пожари, да доставя товари в труднодостъпни райони или да извършва наблюдение на огромни територии. Въпреки това, преди практическото приложение е необходимо да се разработи система за прецизно насочване на лазера към движещия се дрон в реално време, пише Life Science.