Drone testa propulsão por micro-ondas projetada para foguetes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/08/2021

A demonstração está ajudando a melhorar a eficiência de cada uma das etapas envolvidas na transmissão de energia por micro-ondas.
[Imagem: Satoru Suganuma et al. - 10.2514/1.A35044]

Foguete com energia sem fios

Engenheiros da Universidade de Tsukuba, no Japão, deram mais um passo em seu projeto para impulsionar foguetes espaciais por feixes de micro-ondas, em lugar dos tradicionais combustíveis químicos.

Enviar um foguete ao espaço exige muito combustível: 95% da massa total do foguete, o que significa que só 5% é carga útil.

Essa limitação poderia ser superada transmitindo a energia necessária para o foguete por meio de um feixe de radiação de micro-ondas.

Embora já tenha feito testes iniciais com foguetes, a equipe constatou que é mais fácil aprimorar o sistema de transmissão das ondas usando drones.

Como a eficiência da transmissão de energia aumenta à medida que se aumenta a frequência operacional, a equipe usou micro-ondas com uma frequência relativamente alta, cerca de 28 GHz, quase dez vezes mais do que em testes anteriores.

"Nós usamos um sistema sofisticado de rastreamento do feixe para garantir que o drone recebesse o máximo possível da potência de micro-ondas," disse o pesquisador Kohei Shimamura. "Além disso, para aumentar ainda mais a eficiência da transmissão, ajustamos cuidadosamente a fase das micro-ondas usando um deslocador de fase analógico, que foi sincronizado com unidades de GPS."

Muitas eficiências a melhorar

A eficiência da transferência de potência através do feixe alcançou 4%, a captura de micro-ondas pelo drone chegou a 30% e a conversão de micro-ondas em eletricidade para propulsão ficou na casa dos 40%. Com base nesses dados e em uma fórmula analítica, a equipe calculou que a eficiência geral da transmissão de energia em seu experimento ficou 0,43%.

Para se ter uma noção do que dá para melhorar, testes anteriores feitos pela equipe usando um alvo em posição fixa (em vez de um drone voando) chegaram a 60,1% de eficiência.

"Esses resultados mostram que mais trabalho é necessário para melhorar a eficiência da transmissão e avaliar completamente a viabilidade dessa abordagem de propulsão para aeronaves, espaçonaves e foguetes," reconheceu Shimamura. "Estudos futuros também devem ter como objetivo refinar o sistema de rastreamento do feixe e aumentar a distância de transmissão além do demonstrado em nosso experimento."

O drone, pesando cerca de 0,4 kg, levantou voo e pairou a uma altura de até 0,8 metro acima da fonte do feixe de micro-ondas, com todo o seu sistema alimentado pela eletricidade transmitida sem fios.

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