Pozrite si
Výškové drony sa používajú na rôzne účely od vojenských aplikácií a monitoringu, po telekomunikácie. Napríklad špecifikácia 3GPP Rel-18 pre technológiu 5G-Advanced zahŕňa aj nepozemské siete (nonterrestrial networks, NTN). Tie môžu okrem satelitov tvoriť aj stratosférické drony HAPS (High Altitude Platform Stations), slúžiace ako základňové, alebo retranslačné stanice.
Pri takýchto dronoch sa často ráta s fotovoltikou na krídlach a trupe pre získavanie energie na dobíjanie batérií, ale ak má takýto stroj aj vysielať, prípadne uskutočňovať iné energeticky náročnejšie operácie, operačný čas vo vzduchu sa skracuje. Riešením by mohlo byť dobíjanie batérie počas letu, ale inak než zo solárnych panelov.
Americká agentúra DARPA otvorila financovanie diaľkového bezdrôtového prenosu energie – alebo power-beamingu – na bezdrôtové nabíjanie dronov počas letu bez toho, aby museli opustiť misiu kvôli dobíjaniu alebo výmene vybitých batérií.
Obsah pokračuje pod reklamou
Doktorka Ifana Mahbub, odborná asistentka elektrotechniky a počítačového inžinierstva na Texaskej univerzite, už v roku 2021 dostala od agentúry DARPA cenu Young Faculty Award, ktorá jej počas dvoch rokov poskytla na jej výskum 500 000 USD. Štipendium ponúka dodatočné financovanie vo výške 250 000 USD na pokračovanie vývoja technológie prenosu energie.
Mahbub a jej tím skúmajú technológiu vzdialeného poľa na vysielanie elektromagnetických vĺn na veľké vzdialenosti. Chcú úplne eliminovať potrebu návratu dronu na základňu kvôli výmene batérie alebo jej nabitiu. Načo zvolávať bezpilotné lietadlá (UAV), keď môžete jednoducho nabiť jeho batériu za letu?
Isto poznáte technológiu bezdrôtového nabíjania pre mobily, bezdrôtové slúchadlá a iné elektronické zariadenia. Tu sa pomocou bezdrôtovej technológie blízkeho poľa (najčastejšie elektromagnetickou indukciou, Qi) dobíjajú batérie pomocou nízkofrekvenčných elektromagnetických vĺn na veľmi krátku vzdialenosť. Diaľkové bezdrôtové nabíjanie dronov je podstatne zložitejšia výzva.
Jedným z najväčších problémov je rozptyl elektromagnetických lúčov a strata energie na veľké vzdialenosti, čomu sa výskumníci snažia zabrániť. Dr. Mahbub prišla so šikovným nápadom na použitie fázových antén. Ide o systém vysielačov a menších antén na nasmerovanie elektromagnetického lúča po určitej dráhe. Technológia, ktorú vytvára, využíva telemetriu UAV v reálnom čase na zabezpečenie priameho spojenia pre maximálne nabíjanie. Cieľom je formovať tvar vlny tak, aby sa minimalizovali prenosové straty.
Vojenské bezpilotné lietadlá, ako sú UAV so strednou nadmorskou výškou a dlhou výdržou (Medium Altitude, Long Endurance – MALE), sú navrhnuté tak, aby lietali do výšky cca 7 600 m, zatiaľ čo drony s vysokou nadmorskou výškou a dlhou výdržou (High Altitude, Long Endurance – HALE) často operujú až v stratosférických výškach 15 km.
Dron MQ9-Reaper od General Atomics, ktorý vo svojej súčasnej konfigurácii používa turbovrtuľový motor s výkonom 950 koní (712 kW), by mohol byť v budúcnosti údajne kandidátom na poháňanie batérie pomocou technológie bezdrôtového prenosu energie, ktorú vyvíja Dr. Ifana Mahbub so svojim tímom. Bezdrôtový prenos energie s výkonom desiatok až stoviek kW na veľkú vzdialenosť a navyše k pohyblivému cieľu je však značný problém.
Ide o elektromagnetické polia s intenzitou o mnoho rádov vyššou, než sú rádiové prenosy z navigačných a telekomunikačných satelitov a mnohonásobne vyššou aj oproti často kritizovaným základňovým staniciam mobilných sietí. Živé organizmy, napríklad vtáky, ktoré sa ocitnú v dráhe mikrovlnného lúča s takýmto výkonom, budú pravdepodobne okamžite ugrilované. Napriek tomu o takýchto energetických prenosoch, dokonca z obežnej dráhy, uvažujú viaceré krajiny.
Solárnu elektráreň na obežnej dráhe plánuje aj Čína. Odhliadnuc od toho, že z ekonomického hľadiska ide o čistý nezmysel, budúcnosť odhalí aj skutočné environmentálne riziká, ktoré takéto výkonné mikrovlnné prenosy predstavujú.