Theo tờ Bưu điện Hoa Nam Buổi sáng (SCMP), các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã chế tạo thành công chiếc máy bay không người lái (drone) chạy bằng năng lượng mặt trời nhỏ và nhẹ nhất thế giới, với trọng lượng nhẹ hơn 600 lần so với bất kỳ loại drone nào hiện có.
Nhóm nghiên cứu tại Bắc Kinh đã giải quyết thành công các vấn đề về hiệu suất và năng lượng của động cơ để tạo ra một thiết bị chỉ nhỏ bằng lòng bàn tay. Nhóm nghiên cứu tin rằng phát minh này có thể mở rộng tiềm năng hoạt động của các phương tiện bay siêu nhỏ (MAV).
Cụ thể, nhóm nghiên cứu về năng lượng và kỹ thuật điện tại Đại học Beihang cho biết thiết bị chỉ nặng hơn 4 gram và có sải cánh 20cm. Chiếc drone này thậm chí còn nhẹ hơn cả tờ giấy và chỉ bằng 1/600 trọng lượng của chiếc MAV chạy bằng năng lượng mặt trời nhẹ nhất đang hoạt động.
Máy bay không người lái siêu nhỏ và nhẹ do Trung Quốc chế tạo.
Tạp chí Nature đã dành nhiều lời khen ngợi cho bước đột phá này, nhận định thiết bị "có thể mở đường cho các loại phương tiện bay mới với kích thước cực nhỏ".
Bài báo của nhóm nghiên cứu cũng đề cập đến nội dung tương tự, giải thích rằng kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và tính di động cao của MAV cho phép thiết bị được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ cứu hộ, giám sát môi trường cho đến thu thập thông tin trong không gian hẹp.
Tuy nhiên, rào cản lớn nhất của MAV chính là thời gian bay bị hạn chế, đặc biệt là đối với những chiếc MAV siêu nhẹ. Những chiếc MAV có trọng lượng dưới 10 gram thường chỉ bay được chưa đến 10 phút.
Ví dụ, chiếc drone siêu nhẹ được công ty TRNDlabs của Hà Lan giới thiệu vào năm 2015 (lúc đó là chiếc MAV nhỏ nhất thế giới) chỉ nặng 7 gram nhưng thời gian bay tối đa chỉ vỏn vẹn 7 phút.
Giáo sư Qi Mingjing, Đại học Beihang, đồng thời là tác giả của bài báo, giải thích rằng các MAV hiện tại thường sử dụng động cơ điện từ làm bộ truyền động. Tuy nhiên, hiệu suất của bộ truyền động lại giảm dần khi kích thước thiết bị nhỏ đi. Bên cạnh đó, thiết bị vẫn cần một hệ thống năng lượng cồng kềnh để cất cánh, khiến cánh quạt không thể xoay tự do.
Do đó, các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm nhiều loại động cơ đẩy khác, kỳ vọng năng lượng mặt trời có thể giúp MAV đạt được hiệu suất bền vững hơn.
Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là làm thế nào để đảm bảo các tấm pin mặt trời trên MAV cung cấp đủ năng lượng. Giáo sư Qi so sánh vấn đề này giống như việc tại sao xe điện không thể sử dụng năng lượng từ các tấm pin mặt trời, bởi nguồn năng lượng đó không đủ để giúp ô tô di chuyển.
Từ 6 năm trước, nhóm của giáo sư Qi đã nỗ lực vượt qua thách thức này bằng cách phát triển chiếc drone siêu nhẹ sử dụng động cơ tĩnh điện mới, có hiệu quả cao hơn và hoạt động bằng các tấm pin mặt trời siêu nhẹ. Nhóm nghiên cứu đặt tên cho chiếc drone này là "CoulombFly" vì nó hoạt động dựa trên "lực Coulomb".
Trong bài kiểm tra hiệu suất kéo dài 1 giờ, CoulombFly có thể bay liên tục mà không bị giảm hiệu suất. Tuy nhiên, giáo sư Qi cho biết phải mất 2-3 năm nữa chiếc drone siêu nhẹ này mới có thể được ứng dụng trong thực tế.
Ông cho biết thêm rằng phương tiện mới này cần phải khắc phục nhiều hạn chế về mặt kỹ thuật trước khi có thể được sử dụng rộng rãi.
Nhóm nghiên cứu tại Bắc Kinh đã giải quyết thành công các vấn đề về hiệu suất và năng lượng của động cơ để tạo ra một thiết bị chỉ nhỏ bằng lòng bàn tay. Nhóm nghiên cứu tin rằng phát minh này có thể mở rộng tiềm năng hoạt động của các phương tiện bay siêu nhỏ (MAV).
Cụ thể, nhóm nghiên cứu về năng lượng và kỹ thuật điện tại Đại học Beihang cho biết thiết bị chỉ nặng hơn 4 gram và có sải cánh 20cm. Chiếc drone này thậm chí còn nhẹ hơn cả tờ giấy và chỉ bằng 1/600 trọng lượng của chiếc MAV chạy bằng năng lượng mặt trời nhẹ nhất đang hoạt động.
Máy bay không người lái siêu nhỏ và nhẹ do Trung Quốc chế tạo.
Tạp chí Nature đã dành nhiều lời khen ngợi cho bước đột phá này, nhận định thiết bị "có thể mở đường cho các loại phương tiện bay mới với kích thước cực nhỏ".
Bài báo của nhóm nghiên cứu cũng đề cập đến nội dung tương tự, giải thích rằng kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và tính di động cao của MAV cho phép thiết bị được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ cứu hộ, giám sát môi trường cho đến thu thập thông tin trong không gian hẹp.
Tuy nhiên, rào cản lớn nhất của MAV chính là thời gian bay bị hạn chế, đặc biệt là đối với những chiếc MAV siêu nhẹ. Những chiếc MAV có trọng lượng dưới 10 gram thường chỉ bay được chưa đến 10 phút.
Ví dụ, chiếc drone siêu nhẹ được công ty TRNDlabs của Hà Lan giới thiệu vào năm 2015 (lúc đó là chiếc MAV nhỏ nhất thế giới) chỉ nặng 7 gram nhưng thời gian bay tối đa chỉ vỏn vẹn 7 phút.
Giáo sư Qi Mingjing, Đại học Beihang, đồng thời là tác giả của bài báo, giải thích rằng các MAV hiện tại thường sử dụng động cơ điện từ làm bộ truyền động. Tuy nhiên, hiệu suất của bộ truyền động lại giảm dần khi kích thước thiết bị nhỏ đi. Bên cạnh đó, thiết bị vẫn cần một hệ thống năng lượng cồng kềnh để cất cánh, khiến cánh quạt không thể xoay tự do.
Do đó, các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm nhiều loại động cơ đẩy khác, kỳ vọng năng lượng mặt trời có thể giúp MAV đạt được hiệu suất bền vững hơn.
Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là làm thế nào để đảm bảo các tấm pin mặt trời trên MAV cung cấp đủ năng lượng. Giáo sư Qi so sánh vấn đề này giống như việc tại sao xe điện không thể sử dụng năng lượng từ các tấm pin mặt trời, bởi nguồn năng lượng đó không đủ để giúp ô tô di chuyển.
Từ 6 năm trước, nhóm của giáo sư Qi đã nỗ lực vượt qua thách thức này bằng cách phát triển chiếc drone siêu nhẹ sử dụng động cơ tĩnh điện mới, có hiệu quả cao hơn và hoạt động bằng các tấm pin mặt trời siêu nhẹ. Nhóm nghiên cứu đặt tên cho chiếc drone này là "CoulombFly" vì nó hoạt động dựa trên "lực Coulomb".
Trong bài kiểm tra hiệu suất kéo dài 1 giờ, CoulombFly có thể bay liên tục mà không bị giảm hiệu suất. Tuy nhiên, giáo sư Qi cho biết phải mất 2-3 năm nữa chiếc drone siêu nhẹ này mới có thể được ứng dụng trong thực tế.
Ông cho biết thêm rằng phương tiện mới này cần phải khắc phục nhiều hạn chế về mặt kỹ thuật trước khi có thể được sử dụng rộng rãi.
