Científicos en China han desarrollado lo que afirman ser el vehículo aéreo impulsado por energía solar más pequeño y ligero del mundo. Este diminuto dron, llamado CoulombFly, pesa menos que una moneda de cinco centavos de dólar estadounidense y puede volar indefinidamente mientras recibe luz solar.
Los vehículos aéreos micro (MAVs) son aeronaves del tamaño de insectos o pájaros que podrían ser útiles para misiones de reconocimiento y otras aplicaciones. Sin embargo, una de las principales limitaciones de los MAVs es su corto tiempo de vuelo, que generalmente no supera los 30 minutos. Los MAVs ultraligeros, aquellos que pesan menos de 10 gramos, apenas pueden mantenerse en el aire por menos de 10 minutos.
Una solución para extender el tiempo de vuelo de los MAVs es alimentarlos con una fuente de energía constante como la luz solar. En un nuevo estudio, los investigadores han desarrollado el primer MAV impulsado por energía solar capaz de volar de forma sostenida.
El CoulombFly pesa solo 4.21 gramos y tiene una envergadura de 20 centímetros. Esto lo hace aproximadamente 10 veces más pequeño y 600 veces más ligero que el avión impulsado por energía solar más pequeño anterior, un cuadricóptero de 2 metros de ancho y 2.6 kilogramos de peso.
El objetivo final del profesor Mingjing Qi, de la Universidad Beihang en Beijing, es crear un vehículo volador del tamaño y peso de un mosquito, con una envergadura de menos de 1 centímetro. Aunque han desarrollado un prototipo de 8 milímetros de ancho y 9 miligramos de masa, este aún no puede volar por sí mismo. Qi cree que con el avance de la tecnología de microcircuitos, esto será posible en el futuro.
A diferencia de los vehículos aéreos solares anteriores que utilizan motores electromagnéticos, el CoulombFly emplea un motor electrostático, que genera movimiento mediante campos electrostáticos. Este tipo de motor, generalmente utilizado en sensores de sistemas microelectromecánicos (MEMS), tiene una eficiencia de elevación a potencia dos o tres veces superior a la de otros motores de MAV.
El motor electrostático del CoulombFly cuenta con dos anillos concéntricos. El anillo interior es un rotor giratorio con 64 láminas de fibra de carbono cubiertas de papel de aluminio, mientras que el anillo exterior tiene ocho pares de placas de electrodos positivos y negativos, también de fibra de carbono con papel de aluminio. Las placas del anillo exterior generan campos eléctricos que hacen girar el rotor y, con ello, la hélice de 20 cm de ancho conectada al rotor.
Debajo del motor, el CoulombFly tiene dos celdas solares de arseniuro de galio de alta densidad de potencia, cada una de 4 por 6 cm, con una eficiencia de conversión energética superior al 30%. Estas celdas alimentan el motor electrostático, permitiendo que el vehículo vuele.
En pruebas bajo condiciones de luz solar natural, el CoulombFly despegó en un segundo y mantuvo el vuelo durante una hora sin deterioro en su rendimiento. Las aplicaciones potenciales para estos MAVs impulsados por energía solar incluyen misiones de reconocimiento aéreo de larga distancia y duración.
El sistema de propulsión del CoulombFly puede generar hasta 5.8 gramos de elevación, lo que permite un peso extra de carga útil de aproximadamente 1.59 gramos. Esto es suficiente para acomodar sensores, controladores y cámaras pequeñas para operaciones autónomas futuras. Qi señala que aún hay margen para mejorar componentes como motores, hélices y circuitos, con la expectativa de aumentar la capacidad de carga útil a 4 gramos. Además, podrían usar baterías de iones de litio para almacenar energía y volar incluso sin sol, permitiendo operaciones continuas de 24 horas.
