Возможна ли передача энергии лазером?

17.05.2018 21:10  237   Ильяс Захаров  Статья

Тенденция на миниатюризацию наблюдается не только в сегменте гаджетов, но и в робототехнике: миниатюрные роботы по сравнению с полноразмерными аналогами имеют массу преимуществ.

Передача энергии лазером: как это работает

Например, робопчелы, разработанные специалистами Гарвардского университета, весят не больше одного грамма, что позволяет им прилипать к листьям деревьев, вести незаметную съемку. Единственный недостаток в том, что уменьшение габаритов устройства автоматически ведет к сокращению размеров аккумуляторной батареи, а значит, и ее энергетической емкости. Однако перспективные идеи все-таки могут быть реализованы, просто вместо аккумулятора будет использована энергия лазерного луча.

Как реализована передача энергии лазером?

Принципы реализации такого подхода были продемонстрированы коллективом специалистов Вашингтонского Университета во главе с Сойером Фуллером. Разработчики построили летающего робота с двумя крыльями, которые приводятся в движение пьезоэлектрическим актуатором. В качестве источника питания использована миниатюрная солнечная панель мощностью 250 милливатт, которая генерирует ток с напряжением 7 вольт. Этого оказалось недостаточно для работы актуатора, поскольку требуется 240 В. Чтобы решить проблему, инженерам пришлось спроектировать микроскопический повышающий трансформатор и контроллер для управления. Оба элемента были встроены в одну микросхему, которую установили в центральной части аппарата. Такая компоновка никак не сказалась на массе: вес мини-робота составил всего 190 миллиграммов.

Летающий робот с двумя крыльями

Результаты испытаний

После того как сборка была завершена, конструкторы приступили к испытаниям своего изобретения: они направляли лазерный луч на солнечную панель, после чего летающий микро-робот поднимался в воздух. Однако из-за того, что разработчики не предусмотрели систему прицела, он падал, теряя источник питания. Тем не менее, эксперимент продемонстрировал следующие преимущества такой схемы:

  • дистанционная подача возможна – энергия импульса лазера подавалась с расстояния 1,2 м, но оно может быть увеличено до десятков метров;
  • возможность передачи мощности;
  • результативность применения такой технологии энергоснабжения и для другой робототехники, в том числе полногабаритной.

Подтверждением последнего пункта являются активные разработки NASA и Роскосмоса, сотрудники этих корпораций рассматривают лазер как один из способов энергоснабжения спутников и других космических аппаратов.

Видео: