CoulombFly, eine vom chinesischen Team entwickelte handtellergroße Drohne. (Foto: Xinhua) 

Eine handtellergroße chinesische Drohne, die weniger wiegt als ein Blatt Papier, hat große Aufmerksamkeit erregt, da sie dank seines innovativen Motors fliegen kann, solange sie Sonnenlicht empfängt.

Die solarbetriebene Maschine wurde von Forschern der Beihang-Universität in Beijing entworfen, die für ihre Expertise in der Luft- und Raumfahrtforschung bekannt ist. Sie ist nur ein Zehntel so groß wie der bisherige Rekordhalter als kleinste solarbetriebene Flugmaschine und hat nur ein Sechshundertstel von dessen Gewicht.

Mikroflugzeuge haben eine Vielzahl von Anwendungen, von der Umweltüberwachung bis hin zu Such- und Rettungsmissionen. Das macht sie zu vielseitigen Werkzeugen. Sie können spezialisierte Aufgaben wie das Aufnehmen von Bildern, das Erkennen von Objekten und das Transportieren von Gegenständen in engen Räumen ausführen. Allerdings stellt die begrenzte Flugdauer ein erhebliches Hindernis für ihre Nützlichkeit dar.

Traditionelle Mikroflugzeuge verwenden elektromagnetische Motoren, um ihre Rotoren anzutreiben. Allerdings überhitzen die kleinen Motoren bei hohen Geschwindigkeiten, was zu einem starken Rückgang der Energieumwandlungseffizienz führt. Natürliches Sonnenlicht könne eine potenzielle Alternative als Energiequelle sein, aber je kleiner eine Drohne werde, desto weniger Oberfläche habe sie, um Sonnenlicht zu sammeln, sagte der leitende Forscher Qi Mingjing.

In ihrer Studie, die am Donnerstag in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, beschreibt das Forscherteam, dass traditionelle Fluggeräte, die weniger als 10 Gramm wiegen, nur bis zu 10 Minuten in der Luft bleiben könnten.

Um die Effizienzprobleme zu überwinden, entwickelten Qi und seine Kollegen einen elektrostatischen Motor, der die Coulomb-Kraft – die Kraft zwischen ruhenden elektrisch geladenen Teilchen – nutzt, um kontinuierliche Rotationsbewegungen zu erzeugen. Der Name der Drohne, CoulombFly, leitet sich von ihrem einzigartigen Motor ab.

Ein Demonstrationsvideo der Forscher zeigt, dass der Motor funktioniert, indem er einen Kreis von elektrischen Ladungen generiert, der eine Drehkraft erzeugt, um ein einzelnes Rotorblatt wie bei einem Hubschrauber rotieren zu lassen.

Der Vorteil eines solchen Motors sei es, dass er die Hitze effektiv reduzieren könne, sagte Mitautor Peng Jinzhe.

Die Energieumwandlungseffizienz von Fluggeräten, die weniger als 5 Gramm wiegen und durch solche statische Elektrizität angetrieben werden, könnte laut der Studie das Zehnfache der traditionellen elektromagnetischen Motoren übersteigen, mit weniger als einem Zehntel des Energieverbrauchs für den gleichen Auftrieb.

Vor diesem Durchbruch hatten Forscher der Harvard University im Jahr 2019 eine Arbeit in Nature veröffentlicht, in der sie das von ihnen entwickelte Robobee-Flugzeug vorstellten, das damals das Top-Niveau im Bereich der Mikroflugzeuge darstellte. Es war jedoch auf eine künstliche Lichtquelle angewiesen, die dreimal so intensiv war wie natürliches Sonnenlicht, um die Drohne im Flug zu halten.

Der CoulombFly könne einen kontinuierlichen Flug ausschließlich mit natürlichem Licht erreichen, was einen bedeutenden Fortschritt darstelle, sagten die Beihang-Forscher.