SISTEMA AUTONOMO DE VUELO CON LASER.

Sistema autónomo de vuelo con láser, que consta de un equipo terrestre (ST) y un equipo aéreo (SA) bien diferenciados;

yendo dicho equipo terrestre (ST) provisto de medios para alimentar al equipo aéreo (SA) además de comunicarse con él de forma totalmente inalámbrica, transmitiendo con láser (L) la potencia e información necesarias; y dicho equipo aéreo (SA) provisto de medios para recoger los datos y energía del equipo terrestre (ST), y enviar datos experimentales al equipo terrestre (ST)

Sistema autónomo de vuelo con láser.

En el actual estado de la técnica ya se conocen sistemas para transferencia de energía sin necesidad de cables; existiendo hoy en día básicamente dos tipos de tecnologías para la transferencia de la misma:

- Transmisión por microondas, preferida por los investigadores japoneses.

- Transmisión por láser, preferida por la Agencia Espacial Europea (ESA).

También son conocidos, y profusamente utilizados, sistemas para transferencia de señales de telecomunicaciones sin necesidad de cables (alguno de los cuales aparece descrito en, por ejemplo, las Patentes EP0711476, GB2082995, EP1031242 y EP1232579, entre otras).

Aunque no se han encontrado aplicaciones precedentes que realicen transmisión inalámbrica de potencia y datos simultáneamente, sí se han encontrado evidencias de que se está investigando sobre la tecnología. La transmisión inalámbrica de potencia se puede conseguir mediante microondas o bien mediante láser. A continuación se presentan algunas aplicaciones conocidas que se han desarrollado para cada una de ellas y que se pueden incluir dentro del campo de la transmisión de potencia y datos.

• Transmisión por microondas

- Proyecto "SHARP" (CANADÁ): El Proyecto Sharp fue concebido por primera vez en 1980. En septiembre de 1982 el Departamento de Comunicaciones del Gobierno de Canadá aprobó un programa de desarrollo e investigación que utilizaba el concepto de transmisión de energía eléctrica por medio de microondas. El frente de ondas se dirigía desde una antena en tierra, alimentándose una aeronave que era capaz de volar a una altura de 21 Km con un radio de 1 Km.

El 17 de septiembre de 1987, en el Centro de Comunicaciones e Investigaciones, tuvo lugar el primer vuelo del proyecto Sharp con un modelo de 4,5 m de envergadura de ala.

El 7 de octubre de 1987, tuvo lugar la primera demostración pública del proyecto Sharp ante el Ministro de Comunicaciones de Canadá y la prensa. La Federación Internacional Aeronáutica lo reconoció como el primer vuelo de esta clase.

- Proyecto "MILAX", MIcrowave Lifted Airplane Experiment (JAPÓN): En este proyecto, impulsado por los japoneses, se utilizaba el mismo concepto que en el proyecto SHARP, es decir, la transmisión de energía por microondas. El prototipo se presentó en 1992.

• Transmisión por láser

- Proyecto "Potencia en el espacio por iluminación desde una estación en la tierra", Presentado por la NASA en la 26ª edición de la Intersociety Energy.

Conversión Engineering Conference (USA): Este sistema reducirá la masa de los equipos de potencia que se llevan al espacio, debido a que en los periodos de eclipse o de noche lunar las células fotovoltaicas serían iluminadas por un láser desde una estación ubicada en la tierra. Este proyecto se encuentra en fase de estudio.

- Proyecto "Coded Optical Power System", Technology Service Corporation (USA): En Marzo de 2004 se realizó una demostración en el "Air Forcé Space and Missile Systems Center" de la habilidad de propulsión y transmisión de datos mediante láser. El proyecto sigue hoy en día en fase de estudio.

- Proyecto "SPI", Solar Power Initiative (Alemania): Este proyecto fue presentado en Septiembre de 2003 por EADS Space. Se hizo una demostración de alimentación de un pequeño robot mediante un rayo láser. El proyecto sigue hoy en día en fase de estudio.

El objeto del invento es el de, aplicando esta tecnología, lograr un sistema autónomo que vuele sin necesidad de ningún tipo de energía ni antena más que la emitida por láser desde una plataforma situada en tierra.

La característica más importante de este sistema es que podrá volar de forma ininterrumpida sin necesidad de aterrizar en tierra para recargar su sistema de alimentación, puesto que el sistema estará totalmente alimentado desde tierra.

Una aplicación preferente, aunque no limitativa, del sistema autónomo de vuelo con láser objeto del invento es el sector aerospacial.

El sistema autónomo de vuelo con láser según la invención, se caracteriza porque consta de un equipo terrestre y un equipo aéreo bien diferenciados; yendo:

        a) dicho equipo terrestre provisto de medios para alimentar al equipo aéreo además de comunicarse con él, transmitiendo con láser la potencia e información necesarias;

        b) dicho equipo aéreo provisto de medios para recoger la energía y datos provenientes del equipo terrestre, y a su vez la recogida de datos experimentales para enviarlos al equipo terrestre.

Tanto el equipo terrestre como el equipo aéreo empleados incluyen subsistemas para lograr los fines concretos propuestos; variando, en su caso, los componentes de estos subsistemas para mejor consecución de los fines propuestos, sin alterar la esencia del invento.

El número de aplicaciones de esta tecnología es infinito tanto en el sector Aeroespacial como en el sector terrestre.

Aplicaciones preferentes, aunque no limitativas, del sistema objeto del invento son, por ejemplo y entre otras:

- Generador Geoestacionario. Esta innovadora tecnología serviría para abastecer de energía y comunicar a cualquier lugar de la tierra, incluso a los que resultan inaccesibles debido a su situación geográfica.

El número mínimo de satélites transmisores de energía para cubrir toda la tierra sería de tres. Con este número sería posible cubrir todo el globo terráqueo. Por lo tanto, cualquier usuario con necesidad de energía o información en cualquier punto del mundo tendría acceso directo a ella.

- Alimentación entre satélites: El sistema podría abastecer de energía o mandar información a cualquier satélite que lo necesite. Se podría incluso considerar que en el futuro los satélites no llevarán paneles solares, puesto que podrían ser abastecidos por este sistema.

Esto abarataría mucho el coste de los satélites y sobre todo reduce mucho la tasa de fallos en los mismos, puesto que uno de los sistemas más críticos cuando se pone el satélite en órbita es el correcto despliegue de los paneles. Hay que destacar que si el despliegue de los paneles es fallido, la misión completa podría fracasar.

- Abastecimiento desde la Luna. La idea también podría ser la de colocar una planta de energía en la luna, aunque en este caso la energía estaría supeditada a la situación de la luna con respecto de la tierra, y además supondría un enorme coste el lanzamiento de los paneles hasta la misma.

La razón por la que podría ser interesante es que en las regiones polares de la Luna, tanto en su hemisferio Norte como en el Sur, los rayos del Sol no llegan a todas las zonas, no siendo posible por consiguiente generar energía eléctrica por medio de células solares en todos los lugares deseables. Esto afecta sobre todo a los cráteres, cuyos bordes impiden que los rayos del Sol lleguen al fondo de su cavidad.

El uso de la transmisión inalámbrica de energía por medio de la radiación láser permite utilizar robots de investigación lunar para buscar hielo y, por lo tanto, agua en esas regiones. Ésta es una condición fundamental para que los humanos puedan vivir allí en el futuro. Pero también la búsqueda de otras riquezas del subsuelo y el análisis de las muestras in situ son actividades de máxima importancia.

El uso de baterías acarrea graves inconvenientes debido a su tamaño y al peso, ya que su transporte a la Luna origina costes elevados. Por otra parte, el uso de fuentes de energía atómica en forma de pequeñas centrales nucleares plantea grandes problemas de seguridad. A su vez, la teletransmisión de energía por medio de rayos láser permite prolongar la duración de las misiones, ya que no es necesario regresar a la base para recargar las baterías.

- Misiones Interplanetarias: Se puede también considerar la posibilidad de utilizar el sistema para misiones interplanetarias (misión a Plutón), donde la energía del sol es muy tenue. De esta forma, la sonda que se mandara podría ser abastecida por un satélite que se encontrase en una órbita alta de la Tierra, enviando la potencia...

1. Sistema autónomo de vuelo con láser, caracterizado porque consta de un equipo terrestre (ST) y un equipo aéreo (SA) bien diferenciados; yendo:

a) dicho equipo terrestre (ST) provisto de medios para alimentar al equipo aéreo (SA) además de comunicarse con él de forma totalmente inalámbrica, transmitiendo con láser (L) la potencia e información nece- sarias;

b) dicho equipo aéreo (SA) provisto de medios para recoger los datos y energía del equipo terrestre (ST), y enviar datos experimentales al equipo terrestre (ST).

2. Sistema autónomo de vuelo con láser, según reivindicación 1, caracterizado porque el equipo terrestre (ST) incluye, al menos:

a) un subsistema mecánico terrestre (21) con las piezas mecánicas necesarias para constituir una plataforma seguidora de dos ejes (211);

b) un subsistema de control terrestre (22) con todo el software (221) y hardware (222) necesario para controlar dicha plataforma seguidora de dos ejes (211);

c) un subsistema de recepción terrestre (23); con todo el software (231) y hardware (232) necesario para la recepción de toda la información proveniente de la aeronave (SA);

d) un subsistema de transmisión terrestre (24), con todo el software (241) y hardware (242) necesario para transmitir potencia e información a la aeronave (SA);

e) un subsistema interfaz terrestre (25), con todo el software (251) necesario para permitir al usuario, fácil e intuitivamente, comunicar la posición, velocidad y actitud de referencia a la aeronave (SA), así como visualizar los datos provenientes de ella;

f) un subsistema de alimentación terrestre (26) con, al menos, una fuente de alimentación (261) que proporciona la energía necesaria para, al menos, un láser (L) que transmite(n) a la aeronave (SA) la potencia e información necesarias.

3. Sistema autónomo de vuelo con láser, según reivindicación 1, caracterizado porque el equipo aéreo (SA) incluye, al menos:

a) un subsistema mecánico aéreo (31) que engloba una aeronave (311)

b) un subsistema de control aéreo (32) con todo el software (321a) y hardware (322a) necesarios para controlar, la citada aeronave (311).

c) un subsistema de recepción aéreo (33), con todo el software (331) y hardware (332) necesario para recibir la energía e información provenientes del láser (L), con todo el hardware necesario para comunicar la nave por si en algún momento no pudiera comunicarse con el láser (L);

d) un subsistema de transmisión aéreo (34), con todo el software (341) y hardware (342) necesarios para transmitir los datos experimentales y de navegación al equipo terrestre (ST);

e) un subsistema de navegación aéreo (35), con todo el hardware (352) y software (351) necesario para determinar el vector de estado del equipo aéreo (SA) (posición, velocidad y actitud);

f) un subsistema de alimentación aéreo (36), con todo el hardware (362) necesario para abastecer a la aeronave (311) si en algún momento no pudiera ser radiado directamente desde el láser (L).

4. Sistema autónomo de vuelo con láser, según reivindicación 3, caracterizado porque, particularmente, el citado hardware de transmisión de datos es un radiomódem.

5. Sistema autónomo de vuelo con láser, según reivindicación 1, caracterizado porque, particularmente, el citado equipo aéreo (SA) es un avión de aeromodelismo.

6. Sistema autónomo de vuelo con láser, según reivindicación 2, caracterizado porque, particularmente, el subsistema de alimentación terrestre (26) consta de una pluralidad de láseres (L₁) de baja potencia dispuestos en una base (B₁) con la inclinación adecuada para que sus haces converjan en un punto (LP) del espacio para que la suma de energías llegue a los niveles requeridos.

7. Sistema autónomo de vuelo con láser, según reivindicación 3, caracterizado porque el citado hardware de recepción (332) lo forman células solares (particularmente células de concentración), y un sistema auxiliar formado por un radiomódem.