Drohnen werden künftig im Flug aufgeladen

Ifana Mahbub beim Test der Antenne für die Fernübertragung von Strom (Foto: utdallas.edu)

Dallas (pte015/29.05.2024/11:30) - Neben elektrischen Wasserkochern, Zahnbürsten, Smartphones und E-Autos lassen sich dank eines neuen Verfahrens der University of Texas in Dallas ( https://www.utdallas.edu/ ) künftig auch Drohnen über sehr kurze Distanzen berührungslos aufladen. Damit können die Flugobjekte praktisch rund um die Uhr und somit tagelang in der Luft bleiben. Das Verfahren von Ifana Mahbub basiert auf der Far-Field-Technology. Dabei werden elektromagnetische Wellen fokussiert auf ein Ziel gerichtet, in diesem Fall auf eine Spule in der Drohne. Diese fängt die Wellen ein und verwandelt sie in elektrischen Wechselstrom. Dieser wird gleichgerichtet und in die Batterie geleitet.

Zielgerichtete Übertragung

Die Defense Advanced Research Projects Agency ( https://www.darpa.mil/ ), die Technologien für die US-Streitkräfte entwickelt, hat für dieses Projekt 750.000 Dollar bewilligt. Eine der größten Hürden für Mahbub ist es zu verhindern, dass die elektromagnetische Strahlung auf großen Entfernungen gestreut wird, sodass in der Spule der Drohne kaum noch etwas ankommt.

Das will die Ingenieurin mit sogenannten "Phased-Array-Antennen" verhindern. Das ist ein System aus Sendern und kleineren Antennen, die den elektromagnetischen Strahl auf einen bestimmten Pfad lenken. "Das Signal kann in unerwünschte Richtungen gehen. Unser Ziel ist es, die Wellenform so zu gestalten, dass wir die Übertragungsverlust minimieren", so Mahbub.

Auf der Erde ist das bereits gelungen, allerdings zwischen zwei festen Stationen. Beim Aufladen einer Drohne kommt hinzu, dass sie sich bewegt, die elektromagnetischen Wellen also nachgeführt werden müssen. Dazu hat Mahbub eine Technik entwickelt, die den Strahl in Echtzeit in Richtung Dohne lenkt. Auch das ist bereits gelungen, sogar bei schnell fliegenden Objekten. Doch dabei ging es um die Übertragung von Funkwellen, die eine geringe elektrische Leistung haben.

Es klappt auch mit Solarzellen

Drohnen, die das Militär einsetzt, sind anspruchsvoller. Sie brauchen starke elektromagnetische Felder, damit die Aufladung nicht endlos dauert. Zudem müssen diese für unterschiedliche Entfernungen ausgelegt sein. Sogenannte "MALE"-Drohnen ("Medium Altitude, Long Endurance") sind für eine Flughöhe von 7.620 Meter ausgelegt, "HALE"-Drohnen ("High Altitude, Long Endurance") für bis zu 15.240 Meter und taktische Drohnen fliegen im Allgemeinen in einer Höhe von 600 bis 1.500 Meter.

Das Aufladen von Drohnen-Batterien aus der Ferne ist bereits realisiert worden, funktioniert allerdings nur bei guter Sicht. Die Fluggeräte sind dazu mit Solarzellen bestückt, die von einem von einer irdischen Station abgefeuerten Laserstrahl aktiviert werden. So lenkt beispielsweise ein Tracker der Northwestern Polytechnical University einen Photonenstrahl stets exakt auf das Solarmodul einer damit bestückten Drohne und lädt diese somit berührungslos auf, wie pressetext berichtete ( https://www.pressetext.com/news/20230116002 ).

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