告别落地充电：高功率激光束可以让无人机无限期飞行
想象一下，一架无人机在数千英尺的高空盘旋，执行着长达数周甚至数月的监测任务，而它从未接触过地面，也无需携带沉重的燃料箱。
这听起来像科幻电影的情节，但随着激光无线电力传输技术的突破，这种“永不着陆”的未来正在成为现实。位于华盛顿州的PowerLight Technologies公司近日宣布了一项关键进展：他们成功研发出一种基于地面的激光发射系统，能够向飞行中的无人机进行无线充电，彻底打破了电池续航对航空技术的长期桎梏。
这一突破不仅仅是让无人机多飞几个小时那么简单，它代表着航空航天领域能源获取方式的根本性转变。如果无人机不再受制于机载电池的物理极限，我们将会看到一个全新的空中生态系统——从无限期的边境巡逻到全天候的灾害监测，甚至是一个永不打烊的空中物流网络。
这项技术的核心原理听起来既简单又大胆：将电能转化为高强度的光能，发射出去，然后再在接收端转换回电能。
PowerLight Technologies并非这一领域的唯一玩家，但他们显然走在了商业化的前沿。这家公司开发了一种便携式激光发射器，它能像狙击手一样精准地锁定并追踪空中移动的无人机。不同于传统的子弹，这把“枪”射出的是不可见的高能激光束。
在接收端，搭载于无人机上的特制光伏电池阵列——本质上是极其高效的太阳能电池板——会贪婪地吸收这些光能，并将其瞬间转化为电流，直接驱动螺旋桨或为机载电池充电。
在最近的测试中，PowerLight展示了令人印象深刻的能力。他们的系统能够向在5000英尺（约1500米）高空飞行的无人机输送千瓦级的功率，且传输距离可达数公里。
为了验证其实战价值，该公司与Kraus Hamdani Aerospace合作，将一套仅重6磅（约2.7公斤）的新型接收器安装在了已被美国军方采用的K1000ULE长航时电动无人机上。
这一技术的精妙之处在于其“闭环”设计。这不仅仅是一束傻傻射向天空的激光，该系统配备了先进的光束安全机制和实时监控技术。一旦检测到光束路径上有鸟类或其他障碍物，或者无人机偏离了锁定范围，系统会瞬间切断能量传输，确保地面人员和空中生态的安全。这种智能化的安全保障，是激光输电技术走出实验室、迈向广泛应用的关键门槛。
PowerLight的自由空间能量传输技术利用激光发射器产生的高强度光，以无线方式远距离传输能量。PowerLight Technologies
如果说PowerLight代表了私营企业的敏锐嗅觉，那么美国国防高级研究计划局（DARPA）则是这场能源革命背后的国家意志。作为美国军方最前沿的技术孵化器，DARPA从未掩饰其对“无限续航”能力的渴望。
早在2021年，DARPA就开始布局基于电磁波的远场无线电力传输。而在更近的一项代号为“POWER”（持久光无线能量中继）的计划中，他们在新墨西哥州的沙漠里进行了一次震撼的演示。
利用激光技术，DARPA成功在5.3英里（约8.6公里）的惊人距离上，精准传输了800瓦的功率。虽然这次测试使用的是地面设备，但其意图非常明显：验证激光输电在远距离上的能量损耗和大气传输特性。
DARPA的愿景远不止于为一架无人机充电。他们构想的是一个复杂的“空中能源网络”。在这个网络中，高空长航时无人机不仅是数据的收集者，更是能量的中继站。
一架位于安全区域的大型母机可以通过激光将能量接力传输给深入敌后或灾区的小型无人机群，就像空中加油机为战斗机服务一样，只不过这一次传输的是光速流动的能量。
得克萨斯大学的伊法纳·马赫布布博士及其创立的KinetixBeam公司也在这一赛道上发力，他们专注于利用相控阵和超表面透镜技术来优化能量传输的效率。这种多技术路线并进的局面，表明无线能量传输正处于技术爆发的前夜。
虽然这项技术的早期推动力主要来自国防需求，但其商业潜力同样不可估量。一旦技术成熟并获准进入民用空域，它将彻底改变我们管理城市和基础设施的方式。
想象一下，在交通高峰期，一组无人机可以无限期地悬停在城市主干道上方，提供实时的交通流量数据和违章监控，而无需像现在这样每隔半小时就得返回基站更换电池。
在能源行业，油气管道和高压输电线路的巡检将不再是一项耗时耗力的高风险工作。配备激光接收器的无人机可以沿着管线进行不间断的自动巡逻，通过沿途设置的激光发射站进行“空中加油”，从而实现全天候的泄漏检测和故障预警。
对于搜救任务而言，时间就是生命。在地震或洪水灾区，传统的救援无人机往往因为续航焦虑而无法深入核心区域或长时间维持通信中继。而激光供电的无人机可以化身为永不熄灭的“天眼”和空中基站，为救援队提供持续的通信支持和态势感知，直到任务结束。
当然，挑战依然存在。大气湍流对激光束的影响、高功率激光在公共空域的安全性法规、以及设备的小型化和成本控制，都是工程师们必须跨越的障碍。但PowerLight计划在今年进行全面集成的飞行试验，意味着我们距离那个“无限飞行”的时代已经近在咫尺。当第一架无人机依靠地面光束在空中度过漫漫长夜而无需降落时，航空史的一页新篇章将被正式揭开。
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