Laser công suất cao mở đường cho UAV được sạc ngay khi đang bay
Doanh nghiệp và cơ quan quốc phòng Mỹ đang đẩy nhanh công nghệ truyền điện không dây để UAV có thể hoạt động lâu hơn mà không phải hạ cánh.
Hướng đi này tập trung vào bài toán lớn nhất của máy bay không người lái chạy điện: thời lượng pin. Nếu giải quyết được, UAV có thể tiếp tục làm nhiệm vụ trong những tình huống không thể đáp xuống, hoặc khi việc quay về nạp điện làm gián đoạn hoạt động. Hiện có hai nhánh công nghệ đáng chú ý. Một là truyền năng lượng từ xa bằng sóng điện từ. DARPA đã đặt nền móng cho hướng này từ năm 2021, khi tài trợ cho nghiên cứu nhằm điều hướng chùm sóng chính xác tới UAV trong tầm nhìn thẳng để sạc khi đang ở trên không. Sau đó, công ty KinetixBeam được thành lập để phát triển hệ thống truyền điện tầm xa dùng mảng pha, thấu kính metasurface có thể tái cấu hình và bộ thu rectenna gắn theo thân máy bay.
Song song với đó, DARPA cũng thử nghiệm chương trình POWER tại New Mexico và truyền được 800 W điện bằng laser trên quãng đường 5,3 dặm, tương đương 8,6 km. Hệ thống này dùng bộ thu do Teravec Technologies phát triển cùng bộ phát chuyên dụng, qua đó lập mốc mới về truyền điện quang học. Dù thử nghiệm mới dừng ở thiết bị mặt đất, kết quả cho thấy công nghệ có thể mở rộng để tích hợp lên UAV trong tương lai. Ở gần giai đoạn ứng dụng hơn là PowerLight Technologies, công ty tại bang Washington đã theo đuổi truyền điện bằng laser suốt khoảng hai thập kỷ. Doanh nghiệp này cho biết họ đã phát triển và thử nghiệm thành công hệ thống có thể truyền mức công suất cỡ kilowatt cho UAV bay ở độ cao 5.000 ft, tức khoảng 1.524 m, với chùm laser không nhìn thấy có tầm hoạt động tính bằng kilomet.
PowerLight đã xây dựng một bộ phát có thể di chuyển, đủ khả năng bám mục tiêu và khóa vào UAV đang bay, đồng thời tích hợp các cơ chế an toàn, điều khiển và giám sát theo thời gian thực. Về nguyên lý, hệ thống lấy điện từ pin, chuyển thành ánh sáng cường độ cao, rồi truyền qua không khí bằng chùm laser tới bộ thu trên máy bay. Bộ thu này dùng mảng pin quang điện để biến ánh sáng trở lại thành điện năng. Trong các thử nghiệm gần đây, công ty gắn bộ thu nặng 2,7 kg lên mẫu UAV điện tầm xa K1000ULE của Kraus Hamdani Aerospace, loại đang được Hải quân và Lục quân Mỹ sử dụng. PowerLight cho biết cả bộ phát và bộ thu hiện đã bước vào giai đoạn xác nhận cuối cùng, và các chuyến bay thử tích hợp hoàn chỉnh với K1000ULE sẽ diễn ra trong năm nay.
Nếu vượt qua được yêu cầu về độ ổn định, an toàn chùm tia và triển khai thực địa, công nghệ này có thể thay đổi đáng kể cách UAV được sử dụng. Máy bay không người lái khi đó sẽ bớt phụ thuộc vào dung lượng pin, qua đó phù hợp hơn với các nhiệm vụ trinh sát, hỗ trợ quốc phòng, tìm kiếm cứu nạn hay giám sát hạ tầng như đường ống dầu khí. Trong môi trường đô thị, khả năng bay lâu hơn cũng có thể giúp mở rộng các ứng dụng như quản lý giao thông và theo dõi chất lượng không khí. Tác động lớn nhất là thời gian hoạt động của UAV có thể được kéo dài từ giới hạn pin sang giới hạn của chính nhiệm vụ.