Un drone électrostatique ultra-léger qui vole à l’infini au soleil
Imaginez un minuscule drone, aussi léger que quatre trombones, capable de voler indéfiniment tant qu'il y a du soleil. C'est l'exploit réalisé par une équipe de chercheurs de l'Université Beihang en Chine avec leur création baptisée CouloumbFly. Un concentré de technologies de pointe qui repousse les limites du possible et ouvre de nouvelles perspectives pour les drones du futur.
Un poids plume propulsé par un moteur révolutionnaire
Avec ses 4,21 grammes sur la balance, CouloumbFly est environ 600 fois plus léger que les micro-drones solaires existants. Pourtant, il est équipé d'un rotor de 20 cm de diamètre qui lui permet de générer sa propre portance, tel un hélicoptère miniature. La clé de cette prouesse réside dans son système de propulsion : un moteur électrique dépouillé à l'extrême, pesant à peine 1,52 gramme, qui entraîne le rotor supérieur.
L'astuce ? Les stators positif et négatif du moteur sont constitués de simples languettes recouvertes de feuilles qui entourent la cellule. Le rotor, quant à lui, est une série de 64 languettes verticales plus fines placées derrière les plaques du stator. Au lieu d'utiliser des champs magnétiques, ce moteur électrostatique innovant exploite les champs électrostatiques pour générer du mouvement. Un principe utilisé dans les systèmes microélectromécaniques (MEMS) mais rarement à cette échelle.
De l'énergie solaire transformée en haute tension
Pour alimenter ce moteur électrostatique gourmand en tension, CouloumbFly embarque deux minces panneaux solaires d'à peine 4 cm2 chacun. Sous l'effet du soleil, ils génèrent environ 4,5 volts qui sont ensuite amplifiés jusqu'à près de 9000 volts grâce à un multiplicateur et un transformateur de tension à 12 étages, savant équilibre entre les panneaux.
Résultat de ce système bien huilé : lors des tests, le drone a réussi à décoller en moins d'une seconde sous la lumière naturelle du soleil et à se maintenir en vol pendant une heure sans que ses performances ne faiblissent, avant qu'une défaillance mécanique ne le fasse redescendre.
Des défis à relever pour un avenir prometteur
Si les chercheurs se réjouissent de la stabilité et de la durabilité démontrées par CouloumbFly, ils admettent que plusieurs défis restent à relever pour exploiter pleinement le potentiel de cette technologie. Parmi eux, la nécessité d'augmenter la charge utile du drone, limitée pour l'instant à 1,59 gramme, afin de pouvoir l'équiper de capteurs et de systèmes de contrôle.
L'objectif à terme serait de permettre à ces drones de réaliser des missions de surveillance, de communication ou de recherche et sauvetage longue durée. Leur petite taille les rendrait alors difficilement détectables par les technologies actuelles.
"À l'avenir, le véhicule pourrait être alimenté par une combinaison de batteries rechargeables et de cellules solaires, permettant potentiellement des opérations de vol 24 heures sur 24", notent les ingénieurs.
- L'équipe de recherche de l'Université Beihang
Cela permettrait également au drone de s'adapter à des conditions de faible luminosité, voire d'absence de lumière. D'autres paramètres comme l'humidité constituent encore des facteurs limitants. Mais une chose est sûre : avec CouloumbFly, les chercheurs chinois ont ouvert une nouvelle voie fascinante pour les drones du futur, entre performance et durabilité. Les cieux n'ont pas fini de nous étonner !
