Gökyüzünde Lazerle Şarj Edilen İHA’lar Geliyor

Lazerle Şarj Edilen İHA’lar: Gökyüzünde Sonsuz Uçuşa Doğru

Pil Sorunu Artık Tarih mi Oluyor?
Uzun menzilli görevlerde insansız hava araçlarının (İHA) en  zayıf noktalarından biri olan kısa pil ömrü, yıllardır hem sivil hem de askerî uygulamalar için kritik bir sınırlayıcıydı. Ancak lazer teknolojisinin enerji aktarımı için kullanılmasıyla, bu problem tarihe karışmak üzere.

Çin

Northwestern Politeknik Üniversitesi (NPU) girişimi ile Çin’deki NPU araştırmacıları, “Optical Directed Drone (ODD)” adını verdikleri yeni bir sistem geliştirdi. Bu sistem, yüksek güçlü lazer ışınını İHA’nın altına yerleştirilen fotoelektrik dönüşüm modülüne yönlendiriyor. Işık enerjisi elektriğe çevrilerek drone’un havada şarj edilmesini sağlanıyor.
Öne çıkan özellikler:

• Lazerin drone’u otonom olarak takip etmesini sağlayan görsel izleme algoritması
• Gece ve gündüz, farklı hava koşullarında başarıyla çalışabilmesi
• Lazer ışınının yoğunluğunu mesafeye ve engellere göre ayarlayan adaptif teknolojisi

Testlerde, küçük bir quadcopter hem iç mekânda hem de gece dış ortamda başarıyla şarj edildi. Her ne kadar iletilen enerjinin yaklaşık %50’si kaybedilse de sistem çalışıyor ve bu kritik bir eşik.

ABD

PowerLight, DARPA ve Silent Falcon Projesi ABD tarafında öne çıkan üç büyük girişim dikkat çekiyor:

PowerLight (eski adıyla LaserMotive)
ABD merkezli PowerLight Technologies, lazerle kablosuz enerji aktarımı konusunda öncü firmalardan biri. 2012 yılında, rüzgâr tüneli ortamında büyük boyutlu bir drone’u tam 48 saat kesintisiz havada tutmayı başardı. Bu test, lazer ışınıyla İHA’nın pillerini uzaktan şarj edebilme fikrini ilk kez gerçek anlamda ispatlayan deneylerden biri oldu.

Testteki başarıyı takiben, Lockheed Martin’in Stalker XE modeli İHA’sı ile gerçekleştirilen bir testte, yaklaşık 600 metre mesafeden lazer ışını ile platformun bataryası şarj edildi. Bu mesafe, taktik operasyonlarda dronun bağımsız uçuş sırasında yer kontrol istasyonuna fiziksel olarak dönmeden görevini sürdürmesini mümkün kılacak kritik bir eşiği temsil ediyordu.

PowerLight hâlen hafif, modüler ve taşınabilir lazer enerji iletim sistemleri geliştirmeye devam ediyor. Şirketin özellikle dağlık arazilerde ya da ulaşılması zor bölgelerde uzun süreli keşif ve gözetleme görevleri için drone şarj altyapısı kurma vizyonu mevcut.

DARPA – SUPER-PBD Programı (2018)
DARPA, 2018 yılında başlattığı bu programla, lazer ışınları yoluyla uçuş sırasında hava araçlarının enerji ihtiyacını karşılayacak sistemler geliştirmeyi hedefledi. Bu çerçevede seçilen platform Silent Falcon adlı sabit kanatlı, düşük gürültülü, elektrikli bir İHA oldu.

Bu konseptte, İHA’nın kanatlarına güneş panelleri, gövdesine ise piller yerleştirildi. Lazer ışını, uzaktan hedef alınarak doğrudan güneş panellerine yönlendirildi. Böylece, güneş paneli görevli olsa da, “yapay bir güneş kaynağı” işlevi gören lazer ışını sayesinde İHA uçuşta şarj edilmeye devam etti.

Bu teknoloji özellikle yüksek irtifa İHA’ları (HALE), deniz devriyesi platformları ve sabit duruşta gözetleme yapan sistemler için kritik olabilir.

İsviçre

LakeDiamond ile Elmas Tabanlı Lazer Teknolojisi İsviçre merkezli LakeDiamond, daha az bilinen ama oldukça yenilikçi bir teknolojiyle sahneye çıktı. Şirket, laboratuvar ortamında üretilmiş endüstriyel elmas kristallerini, lazer ışınlarının uzun mesafelerde formunu ve gücünü koruyarak taşınmasını sağlamak için kullanıyor.

Bu sistemde, bir diyot lazer kaynağından çıkan ışık, yansıtıcı ve yönlendirici optik malzemelerden geçirilerek yoğunlaştırılıyor. Nihayetinde, bu ışık gücü fotovoltaik yüzeylere (örneğin bir drone üzerindeki lazer alıcı modüle) ulaştırılıyor. Elmas tabanlı odaklayıcılar, hem lazer ışınının çözünürlüğünü artırıyor hem de enerji kaybını azaltarak verimliliği yükseltiyor.

LakeDiamond’ın bu sistemle hedefi, açık hava ortamında 1 km üzeri menzilde drone şarjı sağlamak. Şirketin özellikle sivil altyapı gözetimi ve enerji hatlarında kesintisiz devriye dronları için bu teknolojiyi ticarileştirme planları var.

Lazerle Şarjın Faydaları

Lazerle kablosuz şarj sistemi sayesinde İHA’lar:

• Süresiz havada kalabilir
• Afet yardımı, trafik izleme, sınır güvenliği gibi uygulamalarda ideal hale gelir
• Uçan uydu gibi görevleri, çok daha düşük maliyetle yerine getirebilir

Bu da savunma alanında devrimsel bir fark yaratabilir: Gökyüzünde kesintisiz keşif, devriye ve veri aktarımı.

Zorluklar ve Sınırlamalar

• Enerji verimliliği hâlâ düşük
• Lazerin hassas hedeflemesi gerekiyor
• Güvenlik önlemleri (göz sağlığı, hava sahası regülasyonu) gerekli
• Şu anlık yalnızca küçük drone sınıfında uygulanabilir durumda

Fiyat & Maliyet Analizi: Lazerle Şarj Sistemlerinin Bedeli Ne Kadar?

Lazerle şarj teknolojileri henüz yeni gelişen bir alan olsa da, hem ABD’de hem Çin’de yapılan testler sayesinde bazı maliyet kalemleri netleşmeye başladı.

Geliştirme ve Ar-Ge Maliyetleri:
DARPA’nın 2018’de başlattığı SUPER-PBD programı için ilk aşamada yaklaşık 10 milyon dolar bütçe ayrıldı. Bu rakam, sadece sistemin konsept testleri ve lazerle enerji aktarım prototipleri için kullanıldı.

Donanım ve Entegrasyon Giderleri:
PowerLight gibi firmaların kullandığı lazer sistemleri; yüksek güçlü ışık kaynakları, hassas yönlendirici aynalar, fotovoltaik dönüşüm modülleri ve güvenlik ekipmanları içeriyor. Bu sistemlerin tekil saha kurulumu 500 bin ila 2 milyon dolar arasında değişebiliyor.

Operasyonel Kurulum ve Alan Uygulaması:
Mobil lazer istasyonları, eğitimli personel, hava izleme altyapısı ve güvenlik şemaları gibi ilave kalemler düşünüldüğünde, tam operasyonel bir çözüm için toplam maliyetin 5 milyon dolara yaklaşabileceği öngörülüyor.

Verimlilik ve İşletme Giderleri:
Northwestern Politeknik Üniversitesi (Çin) tarafından test edilen sistemlerde %50’ye varan enerji kaybı gözlemlendi. Ancak pil değiştirme, yakıt taşıma gibi lojistik zorlukları ortadan kaldırması nedeniyle, uzun vadeli işletme maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir.

Kısaca maliyetler

Lazerle şarj sistemleri, ilk etapta yüksek maliyetli görünse de, uzun süreli keşif, devriye, gözetleme ve iletişim görevlerinde maliyet-etkinliği sağlayabilir. Enerji sürekliliği, konum bağımsız görev yeteneği ve sıfır yakıt lojistiği gibi avantajları sayesinde, özellikle askeri alanda geleceğin kritik altyapılarından biri olmaya aday.

Gelecek Perspektifi 

Çin, ABD ve Avrupa merkezli projeler, lazerle enerji aktarımının artık bilim kurgu olmaktan çıktığını gösteriyor. PowerLight ve NPU gibi öncü aktörler sayesinde gelecekte hem askerî hem sivil alanda süresiz görev yapan İHA’lar norm haline gelebilir.

Bu da, savaş alanlarında havada sürekli keşif yapan drone sürüleri, şehir güvenliğini gözetleyen uçan kameralar ve insansız hava platformlarının altyapıya bağımlı olmadan hareket ettiği yeni bir dönemi başlatabilir.

Lazerler ile Dron İHA tehdidinin önlenmesi havada vurulması düşünülerek geliştirilirken diğer yandan da lazer ile şarj edilmesi ilginç bir durum.