Technik

Mit Ionenantrieb: Das ist die kleinste Drohne der Welt

von
Marten Zabel

Ein kleiner Ionenantrieb ermöglicht den Bau der kleinsten Drohne der Welt: Die Ionocraft. Diese hat keine beweglichen Teile und kann auf einer Münze landen.

Nahaufnahme eines Mikroroboters.
Kleinkram: Ein sogenannter Mikroroboter, der von der Universität Berkeley entwickelt wurde. Foto: Adam Lau/Berkeley Engineering

Das erfahren Sie gleich:

  • Weshalb der Ionenantrieb nicht nur größer werden könnte – sondern sich perfekt für die Miniaturisierung eignet
  • Wie Forscher damit jetzt die kleinste Drohne der Welt entwickelt haben
  • Warum die Ionocraft Vorreiter einer ganz neuen Generation von winzigen Flugrobotern sein könnte

Wenige Monate nach dem ersten Flug eines Testfliegers mit Ionenantrieb haben Forscher mit einer Mini-Variante der Technologie eine winzige Drohne namens Ionocraft zum Hopsen gebracht. Die misst gerade einmal vier Quadratzentimeter und ist damit der kleinste Flugroboter der Welt – und kommt natürlich ganz ohne bewegliche Teile aus.

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Das Ionocraft misst zwei mal zwei Zentimeter und besteht im Wesentlichen aus vier winzigen Ionenantrieben und einem Trägheitssensor. Die elektrohydrodynamischen (EHD) Triebwerke werden elektrisiert und ionisieren dann Moleküle aus der Luft und beschleunigen sie, um Rückstoß zu erzeugen. Die Anordnung ist dabei wie bei den Rotoren eines Quadcopters. Entsprechend lässt sich das Fluggerät auch kontrollieren.

Die kleinste Drohne der Welt noch am Kabel

Noch ist der Prototyp des Ionocraft auf einen Strang Käbelchen angewiesen: Der kleine Flieger hat weder Akku noch Steuerungseinheit an Bord. Strom und Daten für die Kontrolle liefert ein kleines Bündel von sieben Drähten. Künftig, so die Forscher in IEEE Spectrum, ließen sich diese Systeme aber auch an Bord unterbringen. Das Ionocraft selbst wiegt 30 Milligramm, der Lagesensor als Nutzlast 37 Milligramm. Als Betriebsstrom braucht es 2000 Volt bei 0,35 mA.

Für die Macher des Ionocraft sind bisherige Versuche mit Ionenantrieben, wie etwa auch das erste Flugzeug, das im vergangenen Jahr mit einem solchen seinen Jungfernflug in der Halle absolvierte, in die falsche Richtung gedacht. Waren die meisten Versuche mit dem Antrieb ohne bewegliche Teile auf einen Einsatz in größeren Fliegern und gar bemannte Flugzeuge hin ausgerichtet, liege die eigentliche Stärke der Technologie in der Miniaturisierung. Denn je kleiner das Gesamtsystem, desto größer ist bei dieser Antriebsform das Verhältnis von Schub zu Masse.

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Die Nachfahren des Ionocraft: Robo-Insekten

Künftig erwartet Daniel S. Drew, einer der Köpfe hinter dem Projekt, EHD-Antriebe in einer Größenordnung im Millimeterbereich. Die würden dann mit weniger als 100 Volt Spannung auskommen und könnten Roboterinsekten in die Luft heben. Diese wären nicht nur auf der Erde – etwa für die Messung der Luftqualität oder den Einsatz in Landwirtschaft oder bei der Erkundung von Unglücksorten – nutzbar.

Laut Drew sind seine Silizium-Elektroden hitzeresistent genug, um sogar auf der Venus zu überleben. Mikrodrohnen mit Ionenantrieb könnten also zur Erkundung ferner Welten in unserem Sonnensystem zum Einsatz kommen, die eine Atmosphäre haben.

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