飞行中用激光给无人机充电“续命”?这技术太牛了!
近年来,激光技术与设备在航空军事领域的突破屡屡成为焦点。在无人机飞行中用激光给它们充电“续命”,更是成为了提高无人机作战性能与任务优势的一大利器。
不同于以往一些直升机需要着陆重新加油的局限性,“激光充电”作为动能的无人机,甚至已经可以飞行数周来完成某些任务,直到任务完成才着陆。这种看似科幻小说中的新颖设计,已经获得了诸多技术进展的加持:
2018年11月,瑞士联邦理工学院的分支机构LakeDiamond开发出一种人造钻石,可以帮助激光束在更长的距离内保持其质量,并表示这些激光动力源的地面网络可以让无人机飞行很远的距离。
2020年,美国陆军通信电子研究发展工程中心开发了一种结合现代激光和高效光伏电池的输电系统,其目的是从500米以外提供动力,这足以让无人机获得无限续航能力。这个系统的工作原理是向无人机的光伏电池发射激光,随后光伏电池把光转化为电能。
2021年10月,总部位于西雅图的PowerLight技术公司就开发了一种基于激光的系统,可以为无人驾驶飞行器和5G基站供电。
事实上,像洛克希德·马丁和美国国防部高级研究计划局(DARPA)等军事国防大鳄,也纷纷对这一领域展示出浓厚的兴趣:
2012年,洛克希德·马丁公司在LaserMotive的帮助下,使用基于激光的充电系统演示了其“跟踪者”(Stalker)无人机(重达17.5磅)连续飞行了48小时。不过,尽管这测试结果令人印象深刻,但LaserMotive的激光充电系统仍未成功进行现场演示验证。户外测试表明,激光充能系统可以在昼、夜条件下为该无人机传输能量,而且不会受到强风和高温影响。
另外早在2018年时,美国国防部高级研究计划局(DARPA)也开展了在空中用激光束给无人机充电的试验项目——SUPER PBD,利用的是名为“沉默的猎鹰”(Silent Falcon)的无人机。
这种激光动力飞行无人机是这样工作的:无人机的机翼上有太阳能电池板,这些电池板在背面机翼上会安装得尤其多,而无人机的机身其他各处则安装了电池。电池能够提供最初的能量来源,但当它们耗尽时,无人机操作员会将激光束对准太阳能电池板。定期发射的激光能量可以给无人机持续充电,使其能够无限期地停留在高空,而且可以同时为多架无人机充电。
不过,科学家们表示,用激光给无人机充电的能力确实面临一些障碍。首先,激光传播的距离越远,其强度就会下降,而且会被烟雾、雾霾、雾和雨所遮挡甚至阻挡。
比如DARPA就表示,它可以在6.8英里的高度给无人机充电,但在现实世界的条件下,这个最大值会有所不同。该团队承认,向空中发射激光存在安全问题,这就是为什么在测试中,他们将激光投射到一座山上并指向下方(尽管他们没有表示无人机充电激光会在充电过程中引发野火)。
还有一些公司的远程充电系统可以在实验室中使用,但在投入现场使用前还需要进一步的开发和改进。比如当一架无人机飞到障碍物后面,就会被切断激光能量来源,相关研究目前仍在探讨解决这个问题的几种方法。
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