Jedným z najväčších obmedzení dnešných dronov zostáva batéria. Menšie stroje často vydržia vo vzduchu len desiatky minút a potom musia pristáť, vymeniť akumulátor alebo sa nabiť. Vedci z Civil Aviation University of China a Tsinghua University teraz ukázali riešenie, ktoré by tento limit mohlo výrazne posunúť. Energiu chcú dronom posielať priamo počas letu pomocou laserového lúča.
Výskum publikovaný v časopise Matter & Light sa sústreďuje hlavne na nový prijímač energie, ktorý sa dá integrovať priamo do krídla dronu. Ide o kombinované zariadenie označované ako PLC-TE, teda perovskitový laserový článok spojený s termoelektrickým generátorom. Pri testoch dosiahol systém účinnosť premeny dopadajúcej laserovej energie na elektrinu až 38,49%.
Laser pritom neslúži iba na nabíjanie batérie. Teoreticky môže počas letu priamo dodávať časť alebo všetku energiu potrebnú na pohon dronu. Pokiaľ by lúč dokázal stroj nepretržite sledovať a dodával viac energie, než dron spotrebuje, jeho výdrž by už nebola priamo obmedzená kapacitou batérie.
Z laserového svetla využijú aj odpadové teplo
Základom prijímača je perovskit CsPbBr3, teda bromid olovnato-cézny, ktorý dokáže efektívne absorbovať svetlo v modrej a zelenej oblasti spektra. Vedci pri experimentoch používali zelený laser s vlnovou dĺžkou 520 nm. Samotná perovskitová časť premieňa svetlo priamo na elektrickú energiu podobne ako fotovoltický článok.
Nie všetka energia sa však premení na elektrinu. Výkonný laser zariadenie výrazne zahrieva a práve teplota sa ukázala ako jeden z hlavných problémov. Pri prvých testoch sa prijímač dostával až približne na 85 °C, pričom ďalšie merania ukazovali teploty v rozsahu 80 až 90 °C. Takéto zahrievanie znižuje účinnosť a pri dlhšom používaní môže poškodiť samotný článok.
Výskumníci preto namiesto jednoduchého odvádzania všetkého tepla pridali pod fotovoltickú časť aj termoelektrický článok. Ten využíva rozdiel teplôt medzi horúcou stranou prijímača a jeho chladnejšou časťou a časť odpadového tepla premieňa na ďalšiu elektrickú energiu.
Do konštrukcie zároveň pridali nanotyčinky z triselenidu antimónu Sb2Se3, ktoré majú veľmi nízku tepelnú vodivosť. Fungujú ako tepelná bariéra, ale zároveň pomáhajú s transportom elektrického náboja v článku. Vďaka tomu sa podarilo zlepšiť účinnosť aj stabilitu prijímača pri dlhšom pôsobení výkonného laseru.
Dron si pomáha chladiť prijímač vlastným vzduchom
Zaujímavá je aj integrácia systému do samotného lietadla. Vedci vytvorili v krídle vzduchové kanály, ktorými prúdi vzduch vytváraný vrtuľou. Ten ochladzuje studenú stranu termoelektrického článku a zároveň zväčšuje teplotný rozdiel medzi jeho dvoma stranami, čím ďalej zvyšuje množstvo vyrobenej elektriny.
Pri laboratórnom teste použili 5 W zelený laser a aktívnu plochu prijímača s veľkosťou približne 12 mm². Pri simulovanom prúdení vzduchu dosiahol článok účinnosť takmer 39 % a dokázal roztočiť 6,7-centimetrovú vrtuľu až na 7 820 otáčok za minútu.
Následne prijímač zabudovali do krídla statického modelu dronu. Laser v tomto prípade dokázal napájať vrtuľu približne na 1 200 až 1 450 otáčkach za minútu počas asi jednej minúty.
Nekonečný let zatiaľ nepredviedli
Hoci výsledky vyzerajú sľubne, zatiaľ nejde o dron, ktorý by reálne lietal celé hodiny napájaný laserom. Experiment prebehol v laboratóriu a model dronu bol počas testu na zemi. Ďalším krokom tímu má byť testovanie systému na skutočnom ľahkom drone vo vonkajšom prostredí.
Tam pribudne niekoľko výrazne komplikovanejších problémov. Laser musí nepretržite a veľmi presne sledovať pohybujúci sa prijímač, pričom výkon môžu ovplyvniť vietor, vibrácie, zmeny teploty, slnečné svetlo či atmosférické podmienky. Ešte väčšou otázkou je bezpečnosť. Výkonný laser smerujúci oblohou musí byť schopný prakticky okamžite vypnúť, ak by jeho trasu pretlo iné lietadlo, človek alebo zviera. Výskumníci hovoria aj o systémoch, ktoré by v takom prípade dokázali lúč prerušiť v priebehu milisekúnd.
Navyše 38,49% predstavuje účinnosť samotného prijímača pri definovaných laboratórnych podmienkach, nie účinnosť celého systému od elektrickej zásuvky cez laserový vysielač a atmosféru až po motor dronu. Pri reálnom nasadení vzniknú ďalšie straty.
Samotný prenos väčšieho množstva energie laserom na kilometrové vzdialenosti však už nie je iba teoretickou myšlienkou. Americká DARPA v roku 2025 počas programu POWER preniesla laserom na vzdialenosť 8,6 kilometra viac ako 800 W výkonu, pričom prenos trval 30 sekúnd. Pri testoch na kratšiu vzdialenosť dosahoval samotný optický prenos a prijímač účinnosť vyššiu ako 20%.
Ak sa podarí spojiť podobné diaľkové vysielače s ľahkými a účinnými prijímačmi priamo na drone, technológia by mohla výrazne predĺžiť jeho výdrž. Využitie sa ponúka pri monitorovaní rozsiahlych oblastí, pátraní a záchranných operáciách, kontrole infraštruktúry, logistike alebo dlhodobom pozorovaní. Namiesto neustáleho pristávania kvôli batériám by dron mohol pravidelne prelietavať cez oblasti pokryté laserovými vysielačmi a energiu dopĺňať priamo vo vzduchu.
Úplne „nekonečný“ let je teda zatiaľ vzdialený cieľ, ale nový experiment ukazuje jednu z technológií, ktoré by mohli súčasný batériový limit dronov postupne odstrániť.
Čína len teoretizuje na univerzite, Americká armáda už reálne testuje
Zatiaľ čo čínski vedci zatiaľ nový prijímač skúšajú najmä v laboratórnych podmienkach, v USA sa už laserové napájanie posunulo k reálnym letovým testom. V apríli 2026 americké firmy PowerLight Technologies a Kraus Hamdani Aerospace v rámci programu podporovaného Pentagonom demonštrovali napájanie vojenského dronu K1000ULE priamo počas letu. Pozemný infračervený laser automaticky sledoval dron vo výške až približne 1,5 kilometra a dodával mu takmer 1 kW výkonu. Stroj pritom zostal vo vzduchu celé hodiny bez potreby pristátia kvôli nabíjaniu.
Komentáre