مشكلة الطائرات بدون طيار، وخاصة الكهربائية منها، هي مشكلة الحكم الذاتي. في كثير من الأحيان لا تحتوي المركبات الخفيفة على بطاريات تدوم طويلاً، ولكن يبدو الآن أن هناك حلاً محتملاً للمشكلة.
حصل فريق من جامعة تكساس في دالاس على منحة من وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) لتطوير تقنية لاسلكية لشحن الطائرات بدون طيار أثناء الطيران.
وقادت الدكتورة إيفانا محبوب ، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في الجامعة، هذا الجهد الذي ركز على تطوير تكنولوجيا لاسلكية يمكنها نقل الموجات الكهرومغناطيسية لمسافات طويلة يمكن استخدامها لإعادة شحن بطاريات الطائرات بدون طيار نفسها.
هذه التكنولوجيا، المعروفة باسم "نقل الطاقة اللاسلكية بعيدة المدى" أو "شعاع الطاقة"، ستسمح للطائرات بدون طيار أو المركبات الجوية بدون طيار (UAVs) بالتزود بالوقود دون الحاجة إلى الهبوط في محطات الطاقة.
وفقًا للباحثين، سيمثل الجهاز تقدمًا كبيرًا في الشحن اللاسلكي، والذي يقتصر اليوم على عمليات نقل الطاقة لمسافات قصيرة نسبيًا باستخدام موجات كهرومغناطيسية منخفضة التردد، مثل الشاحن بالقرب من الهاتف الخلوي.
الدكتورة ايفانا محبوب تختبر نظام نقل الطاقة عن بعد
تطوير نقل الطاقة اللاسلكية في المجال البعيد
تمنح DARPA منحًا دراسية للحاصلين على جائزة الكلية الشابة الذين يظهرون أداءً استثنائيًا. محبوب، الذي حصل على جائزة الكلية الشابة في عام 2021 بمنحة قدرها 500 ألف دولار لمدة عامين، حصل الآن على المنحة التي توفر مبلغًا إضافيًا قدره 250 ألف دولار.
وفقًا للفريق، فإن الاهتمام بنقل الطاقة اللاسلكية الإشعاعية (المجال البعيد) باستخدام تشكيل الشعاع يتزايد بسرعة لأنه يمكنه تشغيل العديد من الأجهزة المستقلة. لكن حتى الآن ظلت هذه الإمكانات في معظمها في المجال النظري وليس الواقعي.
ومن خلال هذا المشروع، سعى الباحثون إلى إنشاء شبكة عملية لتكوين الشعاع من الصفر، بدءًا من الهوائي وبناء الشبكة المترابطة. وهذا النهج أساسي لمواجهة تحديات البيئة المتغيرة باستمرار.
وقال محبوب في بيان: "هدفنا الأول هو توفير أكبر قدر ممكن من القوة على مسافة أطول".
يعد منع تشتت الموجات الكهرومغناطيسية عند نقل الطاقة عبر مسافات كبيرة إحدى المشكلات الرئيسية التي كان على الفريق حلها. يستخدم محبوب وزملاؤه نظامًا من أجهزة الإرسال، أو هوائيات أصغر تُعرف باسم هوائيات المصفوفة الطورية ، لتوجيه الموجات الكهرومغناطيسية في اتجاه معين، من أجل معالجة المشكلة.
"يمكن أن تذهب الإشارة في اتجاهات غير مرغوب فيها. وقال محبوب: "هدفنا هو تصميم الشكل الموجي لتقليل فقدان المسار".
وتستخدم هذه التقنية أيضًا القياس عن بعد لتتبع تحركات الطائرات بدون طيار في الوقت الفعلي، مما يضمن أن الإشارة تتحرك في الاتجاه الصحيح. يمكن للنظام تتبع الطائرات بدون طيار وتوجيه الشعاع لتشغيل المركبات الديناميكية بشكل مستمر.
ونتيجة لذلك، لا تحتاج الطائرة بدون طيار في مهمة إلى العودة إلى محطة التدريج لإعادة شحن بطاريتها أو تغييرها.
حلول الطاقة من الجيل التالي وبعض التطورات المحتملة الأكثر إثارة للقلق
يمتد مفهوم الشحن عن بعد والبعيد المدى للطائرات بدون طيار أيضًا إلى تقنيات أخرى، بما في ذلك السيارات الكهربائية والهواتف المحمولة والأجهزة القابلة للارتداء.
ووفقا للباحثين، لتسهيل الشحن اللاسلكي لمسافات طويلة للمركبات أو الهواتف، يجب وضع أجهزة الإرسال في المباني والبنية التحتية الأخرى.
ويعمل محبوب أيضًا على تطوير تقنية الشحن اللاسلكي للأجهزة المزروعة، باستخدام موجات كهرومغناطيسية منخفضة التردد بمستويات آمنة تفرضها لجنة الاتصالات الفيدرالية.
ويهدف المشروع إلى تطوير أنظمة لتسجيل وتحفيز الإشارات العصبية على شريحة، والتي سيتم توصيلها لاسلكيًا باستخدام وصلات راديو منخفضة الطاقة وقابلة لإعادة التشكيل.
علاوة على ذلك، سيتم دمج نظام نقل الطاقة اللاسلكي لتوصيل الطاقة إلى المزروعات الدماغية في الحيوانات التي تتحرك بحرية، وفي هذه الحالة لتتبع موقعها.
والهدف النهائي هو دراسة السلوك والتحقق من فعالية هذا النظام في النماذج الحيوانية، وخاصة لمعالجة حالات مثل آلام الأعصاب المزمنة والشلل بعد السكتة الدماغية، وفقا للباحثين. ومع ذلك، فإن الاتصال عن بعد لنظام أجهزة الاستشعار والمحفزات يعد تقنية مثيرة للاهتمام، ولكنها مزعجة إلى حد ما، لأنه يمكن استخدامها ليس فقط في المجال الطبي.
بفضل قناة Telegram الخاصة بنا، يمكنك البقاء على اطلاع دائم بما يتم نشره من مقالات السيناريوهات الاقتصادية الجديدة.
المقالة DARPA تمول نظام شحن الطائرات بدون طيار عن بعد والذي قد يكون له بعض التطورات المزعجة التي تأتي من السيناريوهات الاقتصادية .