پهپادی به اندازه مرغ مگس‌خوار با قابلیت پرواز مادام‌العمر

غزل زیاریمهم نیست که هواپیماهای بدون سرنشین چقدر کاربردی، جالب، همه کاره و پیچیده هستند، همه آنها از یک مشکل بزرگ رنج می برند: زمان محدود پرواز.

یعنی اگرچه پهپادها با یک بار شارژ می توانند کارهای زیادی انجام دهند. اما هنگامی که شارژ تمام می شود، یا باید منتظر بمانید تا باتری دوباره شارژ شود تا پرواز از سر گرفته شود یا باید قطعات یدکی مناسب آن را تهیه کنید. البته ما در مورد پهپادهای تجاری صحبت می کنیم و نه پهپادهای نظامی که می توانند ساعت ها یا روزها در آسمان بمانند.

این روزها، محققان در حال بررسی و مطالعه فناوری 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 در شب با استفاده از منابع دیگری مانند دریافت سیگنال های 4G و وای فای آن را به انرژی تبدیل می کند.

اما استفاده از پهپادهای خورشیدی که قادر به پرواز برای همیشه خواهند بود، حداقل در ابتدا محدودیت دیگری خواهد داشت: این که این پهپادها برای شروع باید بسیار کوچک باشند. یعنی نباید انتظار داشت که این پهپادهای کوچک که از فناوری خورشیدی استفاده می کنند، بتوانند دوربینی را برای روزها در هوا نگه دارند.

ترس ها و تردیدهای موجود

سوال این است: این پهپادهای جدید چقدر کوچک هستند؟ این پهپاد با انرژی خورشیدی که توسط محققان دانشگاه بی هانگ چین ساخته شده است، تنها 4.21 گرم وزن دارد. بنابراین، مگس کولن، اگرچه بسیار سبک است، اما بسیار کوچک نیست و به اندازه یک مرغ مگس خوار است.

اما مشخص نیست که آیا این پهپاد قادر به ادامه فعالیت در شرایط مختلف آب و هوایی است یا خیر. اگر این پهپاد نتواند در برابر باد مقاومت کند، تولید برق از انرژی خورشیدی و شبکه بی سیم بی فایده خواهد بود. با این حال، باید در نظر داشته باشیم که این ایده در حال حاضر محدود به یک پروژه تحقیقاتی است.

البته شرایط آب و هوایی تنها نگرانی نیست. پس از شکست یک قسمت از نمونه اولیه، پهپاد فقط یک ساعت قادر به کار بود، مشکل دیگری که می‌توانست پهپادی را که قادر به پرواز مادام العمر باشد، برای همیشه زمینگیر کند.

در هر صورت، محققان بر این باورند که این فناوری می‌تواند برای ساخت پهپادهایی به اندازه حشرات که می‌توانند به طور نامحدود در هوا بمانند، استفاده شود و چنین هواپیماهایی می‌توانند برای ارتباطات، عملیات جستجو و نجات و جاسوسی استفاده شوند.

تلاش برای حل مشکلات

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 کوچکتر می شوند. بنابراین توان کمتری تولید می شود و در عین حال ممکن است موتور الکتریکی مقداری توان برای گرمایش را از دست بدهد که همه این موارد بر مدت زمان پرواز پهپاد تأثیر می گذارد.

Mingzheng Kei و اعضای تیمش یک پهپاد ساختند که هر دوی این مشکلات را حل می کند. ابتدا مدار ولتاژ پنل خورشیدی را بین 6000 تا 9000 ولت کاهش می دهد و سپس سیستم محرک الکترواستاتیک قدرت روتور را با حداقل اتلاف حرارتی در حدود 10 سانتی متر فراهم می کند.

اجزای موتور در یک حلقه قرار دارند. این قطعات حاوی بارهای الکتریکی متناوب هستند که با ایجاد نیرو، تیغه دوار را می چرخانند. اگر منبع تغذیه وجود داشته باشد، حلقه ها نیز می چرخند و پهپاد را در هوا نگه می دارند. این قطعات از قطعات سبک وزن فیبر کربن پوشیده شده در فویل آلومینیومی ساخته شده اند. تقاضای ولتاژ بالای این قطعات یک مزیت بزرگ است. زیرا با کاهش جریان، مشکل گرما حل می شود.

Mingzheng Kei توضیح داد: «جریان عملیاتی برای همان توان خروجی بسیار کم است و در نتیجه تقریباً هیچ گرمایی توسط موتور تولید نمی‌شود. راندمان بالا و مصرف برق کم موتور این امکان را فراهم می کند که وسیله نقلیه با پنل خورشیدی بسیار کوچک برق رسانی شود. ما برای اولین بار موفق به تولید یک وسیله نقلیه هوایی کوچک شده ایم که با استفاده از نور طبیعی خورشید پرواز می کند. “تا کنون، تنها هواپیماهای بسیار بزرگ و بسیار سبک می توانند به این هدف دست یابند.”

وی ادامه داد: البته این طراحی خلاقانه هنوز کامل نشده است. در عین حال، محققان قصد دارند این نوع پهپادها را به سیگنال های رادیویی برای دریافت انرژی در شب متصل کنند.

بحث زیر بحث هدایت پهپاد است که در طراحی فعلی امکان پذیر نیست. با این حال، این آزمایشات هنوز در روزهای اولیه خود هستند.

محققان گزارش دادند که این پهپاد با وزن 4.21 گرم می تواند محموله 1.59 گرمی را حمل کند که ممکن است برای حمل دوربین یا سایر اجزای این پهپاد کافی باشد. در آینده می توان بار پهپاد را به 4 گرم و حتی 30 گرم افزایش داد.

در مورد پهپاد به اندازه حشره، محققان به دنبال تولید پهپادی با قطر روتور تنها یک سانتی متر هستند.

منبع: بجر