Bỏ Quên Pin—Kim Cương và Tia Laser Có Thể Nạp Năng Lượng Cho Drone Của Bạn năm 2025

Drones đã xuất hiện trong không gian hàng không của Hoa Kỳ, và bây giờ chúng đang ngày càng tăng lên. Đến năm 2022, theo Cơ quan Quản lý Hàng không Liên bang Hoa Kỳ (FAA), có thể có 700,000 chiếc máy bay không người lái nhỏ đang khám phá bầu trời Mỹ, giao hàng, giám sát giao thông, kiểm tra cầu, và đang điền vào những lỗ hổng khác mà chưa được khám phá. Để làm công việc đó, mỗi chiếc đều cần điện để quay cánh quạt và chạy cảm biến của nó. Hầu hết sẽ lấy năng lượng từ pin mà chúng mang theo. Một số có thể lấy từ lưới điện trực tiếp, sử dụng dây cáp.

Và, nếu một công ty Thụy Sĩ theo đuổi ý định của mình, một số máy bay có thể giữ được ở trên cao nhờ sự giúp đỡ từ kim cương.

Thực sự là tia laser—xuyên qua kim cương. Nếu điều này nghe có vẻ giống như cách thiết bị tinh thể dilithium đã cung cấp năng lượng cho tàu Starship Enterprise, vâng, nó không hẳn là xa xôi như vậy. Tia laser từ lâu đã được coi là giải pháp tiềm năng để truyền năng lượng trực tiếp đến máy bay không người lái, bằng cách tập trung ánh sáng của chúng vào các tế bào năng lượng mặt trời gắn trên máy bay nhỏ. Darpa, Quân đội Hoa Kỳ, các nhóm nghiên cứu độc lập và các công ty tư nhân đều đang nghiên cứu ý tưởng này.

Một trong những thách thức chính mà tất cả đều đối mặt là đảm bảo chất lượng của tia laser—và do đó khả năng cung cấp ánh sáng đều và đủ mạnh cho máy bay không người lái—tendency to degrade with distance. Các nhà nghiên cứu tại LakeDiamond, một phần của Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ, cho rằng giải pháp của họ có thể là tinh thể dilithium của những chiếc drone lạc lõng.

Họ đã phát triển một viên kim cương nhân tạo có thể giúp tia laser duy trì chất lượng qua khoảng cách dài hơn nhiều, và cho biết các mạng nguồn điện được tăng cường bằng kim cương này có thể gửi máy bay không người lái bay xa mà không lãng phí năng lượng để mang theo pin lớn của chúng.

Giám đốc điều hành của LakeDiamond, Pascal Gallo, nói rằng viên kim cương được tạo ra trong phòng thí nghiệm của công ty—một hình chữ nhật nhỏ mịn đặt ngay trước nguồn tia laser—có thể chuyển đổi một đèn laser thấp công suất thành một tia với các tia song song nhất định có thể kéo dài hàng trăm mét. Kim cương, bạn biết, là chất dẫn nhiệt xuất sắc và trong suốt với ánh sáng. Chúng có thể chịu được tia laser có mật độ cao tạo ra nhiều nhiệt, và xua đuổi nhiệt đó, cho phép nhiều năng lượng đi qua.

“Tia laser chứa kim cương trong khoang của chúng có thể tạo ra một tia sáng rất mạnh, gần như hoàn hảo với độ chệch rất thấp,” Gallo nói, đề cập đến xu hướng tia laser lan rộng và suy giảm khi nó càng xa khỏi nguồn. (Ánh sáng laser chính nó vẫn an toàn đối với con người có thể nhìn vào nó hoặc chạm vào tia laser.)

Các viên ngọc của LakeDiamond—tinh khiết hơn cả kim cương tự nhiên và được sản xuất bằng cách xếp lớp nguyên tử carbon theo một kết cấu tinh thể—được etsch với một lưới trên bề mặt tạo ra hiệu ứng gương quyết định độ rộng của tia laser. Hệ thống kiểm thử hiện tại của công ty sử dụng một laser 1,55 micromet để cung cấp 4 watt, tương đương với 10,000 điểm laser. Nó có thể cung cấp năng lượng cho các drone cỡ lòng bàn tay—đủ lớn để mang theo máy ảnh—trong thời gian không xác định ở khoảng cách lên đến 10 mét. Bước tiếp theo, Gallo nói, là để chúng có thể cung cấp năng lượng cho các drone chuyên nghiệp bằng cách cung cấp lên đến 100 watt năng lượng ở khoảng cách lên đến 100 mét, mà họ dự kiến sẽ đạt được trong vòng vài năm tới.

Kim cương có thể không đủ để làm điều đó xảy ra. Robert Byer, giáo sư khoa học photon tại Đại học Stanford, nói rằng công nghệ laser hiện nay đủ mạnh mẽ cho những nhu cầu năng lượng đó. "Ngay cả bút laser có công suất chỉ 5 watt cũng có thể đủ để cung cấp năng lượng cho một chiếc drone gần đó." Vấn đề, ông nói, là tế bào năng lượng mặt trời tạo ra khoảng 200 watt cho mỗi mét vuông. Một chiếc đặt trên một chiếc drone sẽ cần đủ lớn để có ích mà không làm tổn thương nhiệm vụ của drone.

Nếu nó hoạt động như quảng cáo, drone có thể bay mà không cần pin nặng nề, giả sử chúng hoạt động theo mạng lưới của những chiếc laser truyền năng lượng này được đặt theo dõi qua hệ thống theo dõi dựa trên GPS. (Chiếc máy bay sẽ có một pin trên bảng làm backup, với đủ năng lượng để hạ cánh.) Với kích thước nhỏ gọn của các trạm điện năng lượng trên mặt đất, chúng có thể hoạt động trên hàng trăm dặm, và thậm chí làm nạp pin cho những chiếc drone có thể cần rời khỏi đường đua để giao hàng hoặc thực hiện các chức năng khác. Một chiếc drone cỡ lòng bàn tay tiêu thụ từ 2 đến 3 watt với thời gian chạy 30 phút có thể sạc lại trong vòng một phút, LakeDiamond nói.

Cuối cùng, cùng công nghệ này cũng có thể được sử dụng để truyền năng lượng và dữ liệu đến các vệ tinh quay ở độ cao lên đến 700 dặm trên bề mặt của Trái Đất—một nỗ lực mà LakeDiamond vừa mới đảm bảo được nguồn tài trợ từ Trung tâm Vũ trụ Thụy Sĩ và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Và để kiếm thêm thu nhập, họ đang khai thác thị trường kim cương để tài trợ cho nghiên cứu của họ. Một viên kim cương 1 carat, đường kính 5 milimet được làm bằng quy trình của họ giá 14,400 đô la.

Những điều tuyệt vời khác của blog.mytour.vn

• Bên trong cuộc chiến đắt đỏ để ảnh hưởng đến luồng Instagram của bạn
• Bao lâu thì trẻ em của bạn nên sử dụng màn hình thực sự?
• Ngân hà học đang trong tình trạng khủng hoảng về cách đo lường vũ trụ
• Cách tốt nhất để chia sẻ và lưu trữ ảnh trong đám mây
• Sân bay đã làm sụp đổ Uber và Lyft—các thành phố nên chú ý
• Đang tìm kiếm thêm? Đăng ký nhận bản tin hàng ngày của chúng tôi và không bao giờ bỏ lỡ những câu chuyện mới nhất và tuyệt vời nhất của chúng tôi

¹Câu chuyện được cập nhật lúc 17:05 giờ ET vào thứ Bảy, ngày 24 tháng 11 để bao gồm giá chính xác của viên kim cương "brilliant round".