Chinesischer Mini-Hubschrauber fliegt mit Sonnenlicht unendlich lang

Chinesische Forscher haben eine winzige Solar-Drohne namens CouloumbFly entwickelt, die ihr eigenes Gewicht allein mit Sonnenlicht tragen kann. Wenn die Sonne scheint, soll die Mini-Drohne, die gerade einmal so viel wiegt wie 4 Büroklammern (4,21 g), den ganzen Tag lang fliegen. Angetrieben wird das Gerät von Rotoren, die mit einem Durchmesser von lediglich 20 cm 600-mal kleiner sind als die von vergleichbaren solarbetriebenen Drohnen. Andere Fluggeräte dieser Art können derzeit nur etwa 10 Minuten in der Luft bleiben.

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Bei einem Testflug war die Drohne innerhalb von einer Sekunde in der Luft und flog dann eine Stunde lang ohne nachlassende Leistung. Der Versuch wurde jedoch durch einen mechanischen Fehler abgebrochen, der die Drohne abstürzen ließ.

Elektrostatischer Motor ist Kernstück

Der Mini-Hubschrauber erzeugt seinen Auftrieb allein durch Solarenergie – das ist außergewöhnlich. Dazu wurde ein extrem leichter, stark abgespeckter Elektromotor eingebaut, der nur 1,52 g wiegt. Dieser elektrostatische Motor funktioniert mit positiv und negativ geladenen Statorplatten, die wie Laschen am Rahmen nach außen hängen. Dahinter befindet sich der Rotor, der wie ein ringförmiger Zaun mit 64 dünnen Platten angeordnet ist. An den Statorplatten sind Bürsten, die Ladung an die inneren Rotoren weitergeben, der sich dadurch dreht. Diese Drehbewegung treibt wiederum den Propeller an, der obendrauf sitzt.

„Wenn ein Rotorblatt die Bürste einer Elektrodenplatte berührt, wird zwischen dem Rotor und der nächsten Elektrodenplatte ein Kondensator gebildet, der hauptsächlich die Ladungsmenge bestimmt, die das Rotorblatt jedes Mal übertragen kann“, erklärten die Forscher gegenüber New Atlas. „Das geladene Blatt wird im elektrischen Feld elektrostatischer Kraft ausgesetzt und bewegt sich auf die nächste Elektrodenplatte zu. Wenn das Rotorblatt an der nächsten Elektrodenplatte vorbeikommt, findet ein Ladungsaustausch statt und die Polarität des Rotorblatts und die Richtung des elektrostatischen Feldes ändern sich gleichzeitig. Das stellt sicher, dass das Antriebsdrehmoment auf den gesamten Rotor konstant bleibt und der elektrostatische Motor kontinuierlich rotiert.“

Der Motor und die oberen Rotorblätter sind das Kernstück der Drohne. Dazu kommt ein sehr feines Rahmengerüst und zwei hauchdünne Solarmodule, die etwa 4 cm² groß sind. Mit dem Sonnenlicht erzeugen sie etwa 4,5 Volt. Durch einen sogenannten Spannungsvervielfacher und einen Transformator werden daraus schließlich 9.000 Volt.

Soll auch Sensoren tragen können

Die Mini-Drohne befindet sich derzeit noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium. Die Forscher wollen nun versuchen, die Nutzlast der Drohne zu erhöhen, damit sie künftig ein Steuerungssystem und kleine Sensoren tragen kann. Derzeit kann das winzige Gerät nur 1,59 g zusätzliche Nutzlast aufnehmen. Steuern lässt es sicher derzeit daher noch nicht, sondern kann nur innerhalb eines Schienengerüsts fliegen. Außerdem könnte es schwierig werden, wenn plötzlich Wolken auftauchen und es weniger Sonnenlicht gibt. Auch die Luftfeuchtigkeit stellt ein Problem dar.

Es ist vorstellbar, dass das Gerät in Zukunft für Überwachungszwecke eingesetzt wird, aber auch als Such- oder Rettungsdrohne könnte es hilfreich sein.