Cuando el X-37B se lance el 16 de mayo, llevará una tecnología que podría eventualmente permitir a los drones permanecer en el aire indefinidamente en cualquier lugar del globo.
El misterioso X-37B, la nave espacial no tripulada y reutilizable de la Fuerza Aérea, se lanzará para su sexto vuelo el 16 de mayo desde la estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, Florida. Aunque la mayoría de las cargas útiles fijadas para el vuelo son tarifas estándar para experimentos espaciales, al menos las que se revelan, una de ellas tiene inmensas implicaciones potenciales para el futuro de la generación de energía a distancia y especialmente para la propulsión de aeronaves no tripuladas de larga duración.
La próxima misión del X-37B se conoce como Vehículo de Prueba Orbital-6 (OTV-6) y como Fuerza Espacial de los Estados Unidos-7 (USSF-7). Llevará a cabo misiones que evaluarán los efectos de la radiación cósmica y otros "efectos espaciales" en las semillas de las plantas y en diversas muestras de material. Según un comunicado de prensa de la Fuerza Espacial, que salió el 6 de mayo, otra carga útil a bordo del X-37B será un sistema experimental diseñado por el Laboratorio de Investigación Naval que es capaz de capturar la energía solar y transmitirla a la Tierra en forma de microondas.
Aunque los comunicados de prensa del Departamento de Defensa y de la Fuerza Espacial son escasos en detalles, el jefe del Laboratorio de Investigación Naval de la potencia radiante ha declarado explícitamente en el pasado que este sistema tiene enormes implicaciones cuando se trata de vehículos aéreos no tripulados (UAV) de larga duración. Además, podría permitir a los satélites proporcionar energía fiable en cualquier lugar del planeta o incluso a naves espaciales u otros satélites en órbita.
El Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL) ha estado promoviendo tecnologías de sonido similar durante el último año. En octubre de 2019, el NRL llevó a cabo una demostración de tres días de duración de las últimas capacidades de potencia de la Marina en el Centro de Guerra de Superficie de la Marina en Bethesda, Maryland. En la demostración, el NRL transmitió un haz invisible y completamente silencioso de 2 kilovatios de potencia láser a más de 300 metros por el aire sobre las cabezas de los asistentes. La demostración tenía como objetivo mostrar la seguridad y la preparación tecnológica de este concepto totalmente transformador.
En cuanto a las aplicaciones mencionadas de esta capacidad, los puestos de avanzada de investigación o militares en lugares remotos ya no tendrían que depender de sistemas solares de baja potencia o acarrear pesados generadores y grandes cantidades de combustible, sino que podrían llevar una antena rectificadora, o rectena, para captar la energía en forma de microondas emitidas por los satélites que se encuentran en el aire. Además, las zonas devastadas por desastres naturales podrían utilizar el sistema para generar electricidad para ayudar en los esfuerzos de reconstrucción mucho antes de que se reconstruya la infraestructura eléctrica tradicional. Incluso podría alimentar barcos autónomos en el mar
El Dr. Paul Jaffe, un ingeniero electrónico del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos que dirige la investigación del NRL sobre el transporte de energía, dice que la tecnología abrirá fronteras completamente nuevas en términos de aviones no tripulados de larga duración. "Si tienes un avión teledirigido eléctrico que puede volar más de una hora, lo estás haciendo bastante bien", dijo Jaffe. "Si tuviéramos una forma de mantener esos drones y UAVs volando indefinidamente, eso tendría implicaciones de gran alcance. Con el transporte de energía, tenemos un camino para poder hacerlo". A la Marina se le concedió una patente para un sistema similar en 2016 inventado por Jaffe.
Beamed Power Aircraft
El uso de láseres para transmitir energía a pequeños UAVs ha sido objeto de investigación durante algún tiempo. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos comenzó a probar los láseres como fuente de propulsión para pequeñas "aeronaves ligeras" ya en la década de 1980 y logró que pequeñas naves con forma de cono volaran a cientos de metros en el aire propulsadas sólo por rayos láser. Sin embargo, este nuevo concepto es diferente, ya que los vehículos aéreos no tripulados de potencia que prevé la Armada contarán con sistemas de propulsión tradicionales (como rotores o hélices) y en su lugar tendrán rectennas que capturan la energía de los haces de energía dirigida para reponer constantemente sus reservas de energía eléctrica.
Las naves láser de los años 80 y 90 tenían un espejo parabólico después de un cuerpo rodeado por un sudario. Intensos pulsos de luz láser emitidos en el cuerpo posterior se utilizan para calentar y presurizar el aire lo suficiente como para crear elevación.
En 2011, el Centro de Investigación Glenn de la NASA publicó una investigación sobre los sistemas de rayos láser de potencia con financiación de la Dirección de Municiones Revolucionarias del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea en la Base de la Fuerza Aérea de Eglin, con el fin de examinar "el 'reabastecimiento' óptico de largo alcance de las plataformas eléctricas como los micro vehículos aéreos no tripulados (MUAV)". También en 2011, un estudio de la Corporación RAND realizado en nombre de la Fuerza Aérea descubrió que, si bien el concepto de la potencia del rayo láser es el sonido, la interferencia atmosférica de las nubes podría plantear limitaciones en las trayectorias de vuelo y los techos.
DARPA celebró una mesa redonda sobre el transporte de energía en 2015 en la que participaron representantes de los principales contratistas de defensa, universidades de investigación y varios laboratorios operados por el Departamento de Defensa. En 2018, DARPA demostró su última aeronave propulsada por láser, el Silent Falcon, que, según el director del proyecto Joseph A. Abate, tenía por objeto "demostrar que el reabastecimiento eléctrico a distancia de los sistemas del DoD mediante el haz de energía láser de alta energía para ampliar el tiempo de operación de la misión en entornos disputados y remotos".
Aunque se han examinado los láseres para su uso en la transmisión de energía a los vehículos aéreos no tripulados, normalmente se han utilizado láseres terrestres o posiblemente aéreos para transmitir energía. Colocar la fuente de generación y transmisión de energía en el espacio es una nueva forma de abordar este concepto, que ofrece líneas de visión superiores y una fuente de energía continua y renovable a través del sol.
Aún así, los satélites de órbita terrestre baja giran alrededor del planeta a velocidades increíblemente altas y su maniobrabilidad es limitada, por lo que habrá limitaciones en el último sistema de energía de la Marina, pero como prueba de concepto, es esencial. Probablemente se necesitaría una constelación de satélites para tener un verdadero suministro de energía las 24 horas del día, los 7 días de la semana, lo que permitiría que los vehículos aéreos no tripulados se "pasen" de un satélite a otro para su recarga continua o programada. Lo mismo puede decirse de cualquier aplicación de receptores en la superficie del planeta.
La potencia transmitida y el futuro de los UAVs
En 2014, el superintendente de la División de Física del Plasma del Laboratorio de Investigación Naval, Thomas Mehlhorn, publicó un artículo en IEEE Transactions on Plasma Sciences que ofrecía una visión general de la física del plasma y de la energía pulsada en lo que se refiere a la seguridad nacional. El artículo abarca una amplia variedad de temas, incluyendo las armas nucleares, la fusión de confinamiento inercial y las armas láser de alta energía. En el artículo, Mehlhorn también se refiere a la investigación de los UAVs de energía radiante de la Marina en ese momento, escribiendo que los tiempos de vuelo continuo que ofrecen los sistemas de energía radiante podrían cambiar las misiones de vigilancia, reconocimiento y comunicaciones de entrada y salida para siempre:
"Basándose en el concepto de escalabilidad, en lugar de utilizar un rayo láser para matar a un vehículo aéreo no tripulado, comenzaron a perseguir la idea de transmitir energía a un vehículo aéreo no tripulado para permitir el vuelo continuo, con una posible aplicación tanto a las misiones de vigilancia [Inteligencia, Vigilancia y Reconocimiento (ISR)] como a las de contramedidas. El equipo ha perseguido esta idea utilizando fondos de investigación aplicada del NRL con la visión de que la energía láser de largo alcance transmitida a los vehículos aéreos no tripulados podría permitir vuelos de larga duración con requisitos de mano de obra reducidos para muchas misiones de la Marina y del Departamento de Defensa, incluidos los señuelos a bordo, la vigilancia persistente y los relés de comunicación"
Según un comunicado de prensa de Navy.mil de octubre de 2019, el sistema de energía de la Marina también ha sido aprobado por los Marines, el Ejército y la Fuerza Aérea y se espera que lo apruebe todo el Departamento de Defensa en un futuro próximo. No está claro en qué medida se han probado o desplegado ya esos sistemas, aunque el Departamento de Energía ha explorado el concepto de microondas radiantes desde el espacio al menos desde 2014. Hacer lo mismo desde el suelo, dentro de la línea de visión de la aeronave, que puede estar aún a docenas o incluso cientos de millas de distancia dependiendo de las altitudes, es una tarea tan fácil que sería un poco desconcertante si la tecnología no está ya en desarrollo, o incluso posiblemente en algún tipo de estado operativo clandestino.
El programa de NRL está siendo financiado a través del Fondo de Mejora de la Capacidad Energética Operativa (OECIF), que "incentiva la ciencia y la tecnología para promover el cambio a largo plazo en las capacidades del Departamento de Defensa" y "fomenta la innovación para mejorar el rendimiento energético operativo".
Hacerlo desde otra aeronave es también claramente un objetivo basado en la literatura existente y ayudaría a mitigar las limitaciones de la línea de visión con las estaciones terrestres de transporte de energía, pero sacrificaría la resistencia y la simplicidad. En el estudio RAND 2011 citado anteriormente, los autores escriben que las posibilidades de aplicaciones de energía radiante incluyen "estaciones de observación de ultra gran altitud o relés de comunicación y bandadas de sondas de sensores de gran altitud alimentadas remotamente desde una gran 'nave nodriza' de la aeronave".
Mientras tanto, la Academia China de Tecnología Espacial afirmó que ya está probando un sistema de este tipo en 2019 y dijo que una estación de energía de microondas china completamente funcional en el espacio podría ser desplegada para el 2050.
Como probablemente se puede decir en este momento, esta tecnología tiene enormes implicaciones no sólo para el futuro de los UAVs, sino para toda la humanidad. Un sistema de este tipo podría utilizarse para mantener los vehículos aéreos no tripulados en el aire durante períodos de tiempo muy largos para sustituir las torres celulares o los satélites de comunicaciones en caso de crisis en una región o incluso para las operaciones normales de las redes de comunicaciones cada vez más complejas. A diferencia de un aerostato anclado, estos vehículos aéreos no tripulados requerirían mucha menos infraestructura, podrían desplazarse a voluntad para una cobertura óptima y podrían aterrizar rápidamente para su mantenimiento. Podrían incluso desplegarse a docenas de millas, o incluso más lejos, de sus estaciones base. Con una fuente de energía basada en el espacio, podrían volar a cualquier lugar de la tierra. Obviamente, las implicaciones para la vigilancia aérea son igualmente impactantes.
Así que, mientras que los últimos detalles de la misión del X-37B parecen limpios a nivel científico, la realidad es que el sistema de microondas que está probando podría cambiar el juego para muchas aplicaciones militares y podría abrir la puerta para un vuelo casi continuo sin tripulación a través de la atmósfera.
No hay comentarios:
Publicar un comentario