Electric Sky、ドローン用ワイヤレス充電システム開発でDARPAの助成金を獲得
スタートアップElectric Skyは、米国防総省の国防高等研究計画局（DARPA）から得た22万5000ドルの賞金により、飛行中の無人航空機へ正確に集束させたワイヤレス給電を行う初の送信機「Whisper Beam」の開発に着手したと発表した。
Electric Skyは、DARPAの小規模企業イノベーション研究プログラムの一環として提供される6カ月間のPhase I賞を使い、ドローン群の制御に向けて自社のワイヤレスアーキテクチャを適応させる方法を研究する。
最初の段階では、短距離で動作する実験用ベンチ型デモシステムの構築と試験を行う。これらの実験で得られるデータは、出力や距離を増強するためのシステム改良に活用される見込みだ。
Electric Skyはシアトル近郊とテキサス州ミッドランドにオフィスを構える。CEOは、以前にジェフ・ベゾス氏の宇宙企業Blue Originの一般顧問を務めたロバート・ミルマン氏。元XCOR AerospaceのCEOジェフ・グレイソン氏は共同創業者であり、チーフテクノロジストおよびWhisper Beamシステムの発明者でもある。
同社のミッションは、あらゆるサイズの航空機や飛行体のための発電および動力システムにおける革新的技術を推進することだ。
Electric Skyは、ドローン向けワイヤレス給電を手がける唯一の企業ではない。例えばシアトルのPowerLight Technologiesは、無人航空機や5G基地局に給電できるレーザーシステムを開発している。原理は比較的単純で、地上の強力なレーザーがドローンを自動で追尾し、機体の光起電力素子に照射する。
電池から得られたエネルギーは、ドローンのバッテリー充電と電動モーターに使われる。このようなシステムは高価で、効率もそれほど高くない。レーザーには、光電池から取り出せるエネルギーの何倍ものエネルギーを投入しなければならない。さらに、このシステムの性能は気象条件に左右される。
マイクロ波の指向性ビームを使ってドローンへ遠隔からエネルギーを供給する試みもある。ビームの一部は機体上で受信され電流に変換され、搭載バッテリーシステムに給電する。この方式にも問題がある。エネルギー密度が高すぎるとドローンの搭載電子機器を損傷しかねず、低すぎるとバッテリーを十分に充電できるだけの出力が得られないためだ。
レーザーやマイクロ波のビームは通常、最初は強く、進むにつれて弱くなる。対照的に、Whisper Beamの送信は最初は弱いが、受信機の近くで強くなる。
「Whisper Beam技術は、電磁気版の「ささやきの回廊」にあたる。「ささやきの回廊」では、部屋の向こう側にいる一人の聞き手だけが話し手の声を聞き取れ、話し手と聞き手のあいだに立っている人にも聞こえない。音が弱すぎて、彼らには聞き取れないのだ」
「ささやきの回廊」効果は、音響波が何度も全反射を繰り返すことで生じ、「ささやきの回廊モード」と呼ばれる定在波を形成する現象と関係している。電波工学では、この効果はマイクロ波や光学共振器の製作に利用されている。
Electric Skyの送信機から放射される電波は受信機に自己集束し、どのような天候でもドローンが数キロワットのエネルギーを消費できるようにする。
「長距離の電力送電は不可能だというのは神話だ。経済的に成り立ったことは一度もない。この新しい手法は、地上送信機のコストと、乗り物に搭載する受信機のサイズを削減する」
同氏によれば、このビーム・システムはあらゆる種類の電動航空機に使用できるという。
「あらゆる種類の電動航空機は、飛行中にエネルギーを消費できる。電気バッテリー、水素燃料電池、ハイブリッドのいずれもその対象だ。Whisper Beam技術は、特にエネルギー消費の大きい離陸と上昇の段階で有用であり、機体設計者が航続距離の延長、飛行の安全性向上、バッテリーのピーク負荷の低減、地上整備時間の短縮といった他の要件を満たすことを可能にする」
DARPAのために、Electric Skyはこの新しいワイヤレス・アーキテクチャをUAV群の制御に適応させる可能性を調査する。同社はDARPAの中小企業技術革新研究プログラム（SBIR）の枠組みの中で、短距離で動作するデモ用の実験室試験台を構築・試験する。これらの実験により、より高出力・長距離への移行に必要なデータが得られ、その後、送信機は空中でドローンを追跡できるよう適応される。
飛行中のドローンへの充電問題が解決されれば、民間用途と軍事用途の両方をこなせる異種混成の小型無人機群という構想の発展に大きな可能性が開かれるだろう。
