Pequenos drones movidos a energia solar podero ficar no ar para sempre

Robtica

Com informações a New Scientist – 24/07/2024

Drones que no precisam pousar

Um rob areo alimentado por painis solares no parece uma novidade to chamativa, mas esta soluo pode permitir que drones voem de modo virtualmente indefinido, sem precisarem pousar para recarregar ou serem reabastecidos.

Isto possvel porque o pequeno rob pesa meros 4 gramas e alimentado por painis solares tambm minsculos, mas que so capazes de produzir tenses extremamente altas.

Embora o prottipo, do tamanho de um beija-flor, tenha demonstrado o conceito por apenas uma hora, Wei Shen e seus colegas da Universidade de Beihang, na China, dizem que sua abordagem pode resultar em drones do tamanho de insetos que podero permanecer no ar indefinidamente.

Drones minsculos so uma soluo atraente para uma srie de problemas de comunicao, vigilncia e busca e salvamento, mas as baterias duram pouco demais para misses do mundo real, enquanto verses alimentadas por energia solar tm problemas para gerar energia suficiente apenas para manterem os robs no ar.

Para superar essas dificuldades, Shen e seus colegas lanaram mo de duas inovaes. Primeiro, eles desenvolveram um circuito simples que aumenta a tenso produzida pelos painis solares para algo entre 6.000 e 9.000 volts. Segundo, em vez de usar um motor eletromagntico comum, como os dos carros eltricos, drones e vrios robs, a equipe usou um sistema de propulso eletrosttica para alimentar um rotor de 10 centmetros.

Testes de voo e controle do microdrone solar.
[Imagem: Wei Shen et al. – 10.1038/s41586-024-07609-4]

Motor eletrosttico

O motor eletrosttico funciona usando cargas eltricas para atrair e repelir alternadamente peas dispostas em anel, criando torque, que faz girar uma nica p do rotor, como um helicptero. Isto exige uma alta tenso, mas a exigncia na verdade se tornou um bnus, j que a corrente reduzida, exigindo pouco da fiao e gerando perdas por calor muito baixas.

“A corrente operacional extremamente baixa para a mesma potncia, resultando em quase nenhum calor gerado pelo motor. A alta eficincia e o baixo consumo de energia do motor nos permitem alimentar o veculo com um painel solar muito pequeno,” disse o professor Mingjing Qi. “Conseguimos fazer com que um microveculo areo voasse usando luz solar natural pela primeira vez. Antes disso, apenas aeronaves ultraleves muito grandes haviam conseguido isso.”

Para garantir a leveza, os componentes so feitos com lascas finas de fibra de carbono cobertas por uma folha de alumnio tambm extremamente delicada.

A equipe est trabalhando tanto em verses maiores quanto menores.
[Imagem: Wei Shen et al. – 10.1038/s41586-024-07609-4]

Ampliar e miniaturizar

A mquina, batizada de CoulombFly, pesa apenas 4,21 gramas e conseguiu voar por 1 hora antes de apresentar uma falha mecnica. A equipe afirma j ter detectado os pontos fracos e saber como elimin-los, e que as verses futuras sero efetivamente capazes de voar indefinidamente usando painis solares durante o dia e, durante a noite, colhendo energia de sinais de rdio, como 4G e Wi-Fi.

O prottipo consegue transportar uma carga til de 1,59 grama, o que restringe a operao a pequenos sensores ou cmeras. Mas os pesquisadores tambm afirmam que chegaro fcil aos 4 gramas, e verses de asa fixa poderiam carregar at 30 gramas.

Mas eles tambm esto apostando no caminho inverso, estando trabalhando atualmente em um CoulombFly com um rotor com menos de 1 centmetro de dimetro.

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