太陽能無人機在北極准永久飛行測試,空中永動機能給世界帶來什麼
無論是輔助農業、檢查、監視,還是搜救,無人機都有一個明確的任務。在沒有飛行路徑或活動的情況下,讓無人機採用太陽能,保持在空中盤旋似乎是愚蠢的。
太陽能無人機還沒有證明他們在有針對性的演示之外的實際應用能力。
斯坦福大學自主系統實驗室 ASL 開發了一種開創性的太陽能動力無人機,
理論上說這樣沒問題,但在實踐中行得通嗎?雖然設計這架名為 AtlantikSolar 的無人機的最初目的,是確定它是否能無限期地停留在飛行中,但專案背後的人最終想知道的是:這種永久飛行能力究竟能給世界帶來什麼?這種能力的具體用例是什麼,這項技術有什麼功能應用嗎?
為了回答這個問題,自主系統科學家和冰川學家設計了一個名為「Sun2Ice」的合作專案:在午夜太陽下,
在惡劣的環境中駕駛脆弱的無人機
Qaanaaq 位於格陵蘭島西北部,北緯 77°,有 600 多位永久居民,周圍全是冰川,飛機可以直達,有商店,可以租房子,還有網路,是測試這個專案的理想場所。
在 6 月初到達後不久,團隊不得不面對第一個重大問題:去年發現的著陸點的沙子被冬天的強風吹走了。如果沒有光滑的、無岩石的著陸地點,AtlantikSolar 在觸地時可能會斷裂,
經過近一個星期的手工工作,在卡亞納克的岩石地形上臨時搭起了一個安全的著陸跑道。然而另一個意想不到的障礙出現了:霧開始以一種持續的方式覆蓋著 Qaanaaq 的天空,其結果是在幾天內只能現將 AtlantikSolar 擱淺。
第一次在北極進行太陽能飛行
6 月 20 日早晨,天空終於沒有霧了。中午時分,AtlantikSolar 已經盤旋在空中,計畫在極地地區進行第一次 24 小時的太陽能無人機飛行。
所有的行星都被最佳地對準了一個獨特的事件,每小時過去興奮都在上升,咖啡機正努力保持團隊的溫暖和清醒,持續 24 小時。直到淩晨 1 點左右,大霧再次出現,團隊不得不在飛行 13 小時後中斷任務。
不過沒關係,儘管在整個飛行中有 6 小時的多雲和多風的情況,導致超過典型的功耗,但電池記錄顯示它們仍然保持在其容量的 60% 以上,這表明即使在持續的惡劣條件下,飛行時間也可能達到 20 小時,並且在不太惡劣的條件下確保超過 24 小時。
AtlantikSolar 已經準備好飛向冰川。
在去 Bowdoin 冰川的路上
下一個非霧天有晴空,以及風最小的日子是 7 月 3 日。在起飛後 1 小時 15 分鐘內,AtlantikSolar 到達了冰川,並開始了對冰塊分離前方的攝影測量。在衛星的追蹤下,一切看起來都很好,直到沒有預料到的山谷風開始進入峽灣。速度高達 6 米/秒的垂直陣風和持續的尾風 15 米/秒,而它的巡航速度只有大約 10 米/秒,儘管有最強的風,AtlantikSolar 仍然保持住飛行。
5 小時飛行 230km 之後,它成功地返回了 Qaanaaq,仍然是幾乎電量全滿的狀態。這最後一次飛行展示了這個平臺的潛力,用來監視冰凍圈,這是一個需要長期性能和有效載荷能力相結合的任務。
如何轉化為實用場景?
ETH 的資料為我們提供了該地區的豐富資訊。極地地區的冰川監測是一個重要的應用,由於太陽的夜間可用性允許永久飛行,而這反過來又能監測生態系統的持續變化。
這已經不再是理論了,因為 AtlantikSolar 能夠在北極 Bowdoin 冰川上定位到一個大裂縫,然後監測它直到完全崩潰,從而為科學家提供資料和資訊,否則將被忽視或收集。
通過不斷的監測,資料有了極大的增長。如果這些無人機所需的能量是免費從太陽收集的,那麼似乎沒有任何理由反對這種新型的永續飛行的方法。
根據 ETH 的說法,研究人員在 Bowdoin 冰川有一個小小的觀察,一個獨特的資料集描述了所有的壓裂階段,改善了海平面上升的數值模擬,這是一個複雜而不完全理解的機制,它在海平面上升中起著重要作用。
大霧再次出現,團隊不得不在飛行 13 小時後中斷任務。不過沒關係,儘管在整個飛行中有 6 小時的多雲和多風的情況,導致超過典型的功耗,但電池記錄顯示它們仍然保持在其容量的 60% 以上,這表明即使在持續的惡劣條件下,飛行時間也可能達到 20 小時,並且在不太惡劣的條件下確保超過 24 小時。
AtlantikSolar 已經準備好飛向冰川。
在去 Bowdoin 冰川的路上
下一個非霧天有晴空,以及風最小的日子是 7 月 3 日。在起飛後 1 小時 15 分鐘內,AtlantikSolar 到達了冰川,並開始了對冰塊分離前方的攝影測量。在衛星的追蹤下,一切看起來都很好,直到沒有預料到的山谷風開始進入峽灣。速度高達 6 米/秒的垂直陣風和持續的尾風 15 米/秒,而它的巡航速度只有大約 10 米/秒,儘管有最強的風,AtlantikSolar 仍然保持住飛行。
5 小時飛行 230km 之後,它成功地返回了 Qaanaaq,仍然是幾乎電量全滿的狀態。這最後一次飛行展示了這個平臺的潛力,用來監視冰凍圈,這是一個需要長期性能和有效載荷能力相結合的任務。
如何轉化為實用場景?
ETH 的資料為我們提供了該地區的豐富資訊。極地地區的冰川監測是一個重要的應用,由於太陽的夜間可用性允許永久飛行,而這反過來又能監測生態系統的持續變化。
這已經不再是理論了,因為 AtlantikSolar 能夠在北極 Bowdoin 冰川上定位到一個大裂縫,然後監測它直到完全崩潰,從而為科學家提供資料和資訊,否則將被忽視或收集。
通過不斷的監測,資料有了極大的增長。如果這些無人機所需的能量是免費從太陽收集的,那麼似乎沒有任何理由反對這種新型的永續飛行的方法。
根據 ETH 的說法,研究人員在 Bowdoin 冰川有一個小小的觀察,一個獨特的資料集描述了所有的壓裂階段,改善了海平面上升的數值模擬,這是一個複雜而不完全理解的機制,它在海平面上升中起著重要作用。