Военные и гражданские дроны в ближайшее время могут получить принципиально новый источник питания — ядерные бетавольтаические батареи, способные работать без подзарядки годами, а по некоторым оценкам — и десятилетиями.
Как работает новая технология
В основе разработки лежит принцип преобразования энергии радиоактивного распада в электрический ток. Батарея использует полупроводниковый материал на основе алмазов и изотоп никеля-63, способный генерировать стабильный поток электронов на протяжении многих лет. Излучение бета-частиц легко экранируется — достаточно тонкого слоя соответствующего материала, нескольких миллиметров пластика или алюминия, чтобы остановить частицы и изолировать их от окружающей среды.
Кроме того, при распаде изотоп никеля-63 превращается в стабильный, нетоксичный изотоп меди-63, что делает эту технологию относительно безопасной для окружающей среды по сравнению с классическими химическими источниками питания.
Главное преимущество — исключительная долговечность
Наиболее наглядным примером такой технологии стала разработка китайской компании Betavolt, батарея которой, по заявлениям производителя, способна работать до 50 лет без подзарядки. Для сравнения: обычная литий-ионная батарея выдерживает лишь около 400 циклов зарядки, тогда как экспериментальные образцы новых элементов удавалось зарядить до 80 % емкости даже после 40 000 циклов.
Разработчики прямо называют дроны в числе приоритетных сфер применения данной технологии: компания утверждает, что батареи способны удовлетворить потребности в длительном питании в авиации, оборудовании на основе ИИ, медицинской технике, микроэлектромеханических системах, датчиках, а также в малых дронах и микроботах. В перспективе благодаря компактным размерам такие элементы можно соединять последовательно для увеличения мощности, что теоретически позволит создать дроны, способные летать практически неограниченно долго.
Ограничения, которые пока сдерживают внедрение
Несмотря на впечатляющие заявленные показатели долговечности, у этой технологии есть существенное ограничение — очень низкая мощность. Бетавольтаические батареи генерируют энергию лишь на уровне микроватт, чего недостаточно для питания телефона, ноутбука или других устройств со значительным энергопотреблением. Для дронов это означает, что такая батарея пока не сможет заменить основной источник питания двигателей, а скорее будет служить для питания вспомогательной электроники — датчиков, систем связи или бортовых компьютеров, которые потребляют значительно меньше энергии.
Еще одной проблемой остается производство. Производство радиоактивных изотопов — сложный и дорогостоящий процесс, к которому добавляются требования по безопасности, транспортировке, регулирующему контролю и утилизации — каждая ядерная технология подлежит строгому надзору со стороны профильных государственных органов.
Если эту технологию удастся адаптировать к потребностям беспилотной авиации, это может стать настоящим прорывом для разведывательных и патрульных дронов длительного полета, которым больше не придется регулярно возвращаться на базу для подзарядки или замены аккумуляторов.
