Các nhà nghiên cứu Nhật Bản sử dụng vi sóng để cung cấp năng lượng cho drone bay tự do, dự án có thể mở đường cho một loại tên lửa mới.
Drone bay tự do và ăngten phát vi sóng dùng trong thí nghiệm. Ảnh: Kohei Shimamura.
Hiện nay, phần lớn tên lửa tạo ra lực đẩy thông qua kích nổ có kiểm soát nhiên liệu rắn hoặc nổ, có thể chiếm tới 90% tổng khối lượng của phương tiện. Tuy nhiên, nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Tàu vũ trụ và Tên lửa chứng minh tiềm năng sử dụng vi sóng để thay thế nhiên liệu.
Vi sóng là một loại bức xạ điện từ. Chúng chứa năng lượng có thể biến đổi thành điện, tương tự biến đổi ánh nắng thành điện thông qua pin mặt trời. Trong nghiên cứu mới, các chuyên gia sản xuất điện để cung cấp cho drone bay tự do bằng cách chiếu trực tiếp chùm vi sóng vào chúng.
"Trong thí nghiệm drone, năng lượng vi sóng truyền từ ăngten trên mặt đất tới ăngten trên drone. Mạch chỉnh lưu chuyển tần số vô tuyến (RF) thành điện một chiều (DC) dùng để chạy motor của drone. Chúng tôi gọi đó là "rectenna" (mạch chỉnh lưu kết hợp ăngten)", trợ lý giáo sư Kohei Shimamura ở Đại học Tsukuba, một thành viên trong nhóm nghiên cứu, cho biết.
Các nghiên cứu trước đây khám phá lực đẩy vi sóng sử dụng sóng tần số thấp và phát hiện khi nâng tần số, hiệu quả truyền năng lượng cũng tăng lên. Sau khi cân nhắc phát hiện đó, Kohei và cộng sự sử dụng tần số cao (28 gigahertz) để nâng drone nặng 0,4 kg khỏi mặt đất. Nguồn năng lượng này cho phép drone bay tới độ cao 0,8 mét trong 30 giây. Theo Shimamura, nhóm nghiên cứu dùng một hệ thống tinh vi theo dõi chùm vi sóng để đảm bảo drone nhận được nhiều năng lượng vi sóng hết mức có thể.
Trong thí nghiệm, drone thu được 30% vi sóng phát ra và 40% số vi sóng đó được biến đổi thành điện để tạo lực đẩy. Kết quả cho thấy cần nghiên cứu thêm để cải thiện hiệu quả truyền năng lượng và đánh giá tính khả thi của công nghệ đối với máy bay, tàu vũ trụ và tên lửa. Những nghiên cứu trong tương lai cũng sẽ tập trung vào cải tiến hệ thống theo dõi chùm vi sóng và tăng khoảng cách truyền.
Dù nghiên cứu mới thể hiện tiềm năng của lực đẩy từ năng lượng vi sóng, công nghệ này vẫn còn non trẻ, đặc biệt với tiềm năng sử dụng cho tên lửa.
"Thách thức lớn là theo dõi vi sóng truyền tới tên lửa cho tới khi phương tiện đạt độ cao 100 km. Để làm được điều đó, chúng tôi cần kiểm soát các pha của động cơ đẩy và vi sóng với độ chính xác cao. Đồng thời, kết hợp nhiều nguồn vi sóng mang năng lượng cao cũng là thách thức trong tương lai. Chi phí là vấn đề lớn không kém thách thức công nghệ. Xây dựng nguồn năng lượng cỡ vài megawatt tốn kém tương đương xây một nhà máy điện nhiệt hạch và chi phí phóng tên lửa hiện nay vẫn rất cao", Shimamura chia sẻ.
An Khang (Theo Space
