משימה בלתי צפויה ליהלום

This post is also available in: English (אנגלית)

לדגמים שונים של רחפנים יש נקודת חולשה משותפת – הסוללה. הם מסוגלים לטוס למשך 15 דקות בכל פעם מפני שהמנועים שלהם מבוססים על סוללות. הדבר נכון בעיקר לגבי רחפני מדחף המשמשים למטרות איסוף מידע באזורים מסוכנים או קשים לגישה.

אחת הדרכים להתגבר על המגבלה – בלי להוסיף משקל לכלי הטיס – היא לטעון אותם כשהם באוויר באמצעות מערכת הקרנת אנרגיה: קרן לייזר עתירת אנרגיה המונחית על ידי מערכת איתור ומכוונת ישירות על תאים פוטו-וולטאיים על החלק החיצוני של הרחפן.

בעתיד הקרוב, יהלום קטן בגודל מספר מילימטרים שפותח במעבדה יאפשר לרחפנים אזרחיים טעינה מחדש בעזרת לייזר במהלך הטיסה. הודות ליהלום, קרן הלייזר יכולה לשמור על עוצמה חזקה מספיק למרחק רב, ולטעון את התאים הפוטו-וולטאיים שעל שטח הרחפן. המערכת, שאינה מסוכנת מבחינה בריאותית לבני אדם, נמצאת בפיתוח LakeDiamond, ספין-אוף של EPFL, בית-הספר הפוליטכני הפדראלי של לוזאן, שוויץ.

החברה הדגימה את היתכנות הרעיון של שימוש בליזר רב-עוצמה שמשדר אורך גל שאינו יכול לפגוע בעור או בעינים – היבט קריטי לאור העובדה שהמערכת מיועדת לשימוש עם רחפנים אזרחיים.

הפיתוח מבוסס על יהלומים ש"גדלים" במעבדת החברה ומלוטשים ברמה אטומית.

המערכת החדשה מייצרת קרן לייזר באורך גל של 1.5 µm, שמעבר להיותה בטוחה, היא מסוגלת להגיע למרחק הרבה יותר גדול בלי לאבד מעוצמתה. "מערכות שפותחו על ידי חברות ומעבדות אחרות, בעיקר ליישומים צבאיים, משתמשות בקרני לייזר עוצמתיות יותר ולכן – מסוכנות לבני אדם", מסביר פסקל גאלו, מנכ"ל החברה. הוא וצוותו בחרו במסלול ההפוך: הטכנולוגיה שלהם הופכת את הקרניים המשוגרות על ידי דיודה בעוצמה נמוכה לתוך קרן לייזר באיכות גבוהה.

הקרן שלהם היא בעלת קוטר גדול יותר, ונשארת מקבילה למרחק ארוך יותר – עד כמה מאות מטרים.

האור שמופק על ידי הדיודה מכוון לבוסטר המורכב מחומר מקרין אור, רכיב אופטי ולוחית מתכת קטנה כדי לספוג את החום. פריצת הדרך בטכנולוגיה טמונה בעובדה שהקרן המשוגרת היא בעוצמה של כמה עשרות ואט בלבד הודות לשימוש ביהלום המרובע הקטן שהופק במעבדה בתור הרכיב האופטי.

המערכת החדשה מחזיקה בשיא עולמי לפעולה רציפה באמצעות אורך גל באמצע טווח האינפרה-אדום – היא מספקת יותר מ-30 ואט בקונפיגורציה הבסיסית שלה, מה ש"שווה ערך לכ-10,000 מצביעי לייזר", הוסיף גאלו.

התכונות העיקריות של היהלומים שהופקו במעבדה כוללות שקיפות ומוליכות תרמית גבוהות. היהלומים מופקים בתהליך שיקוע של אדים כימיים, גישה שמבטיחה את נקיונם והיכולת שלהם להיווצר מחדש. לאחר מכן מעוצבים פני השטח של היהלומים הקטנים המרובעים ברמת הננו-טכנולוגיה.

מערכת הטעינה מרחוק פועלת במעבדה אך עדיין ידרש פיתוח נוסף לפני שניתן יהיה להשתמש בה.

מה קורה אם הרחפן נמצא מאחורי מכשול ומתנתק ממקור אנרגיית הלייזר שלו? לפיתרון הבעיה יש מספר גישות שנבחנות כעת. סוללת גיבוי קטנה תוכל להחליף את העיקרית באופן זמני, או – במשימות של איסוף מידע מעל תנאי שטח קשים, לדוגמא, הרחפן יוכל לחזור לטווח הלייזר כדי להיטען מחדש.

לפי uasvision.com, ניתן יהיה ליישם את הפיתוח גם לשידור אנרגיה ונתונים ללווינים, ולאחרונה הוא נכלל בעשרת הפרויקטים הנתמכים למשך שנתיים על ידי משרד החלל של שוויץ.