作者：Dagger X
無人機的動力能源技術發展一直以來備受關注，這關係到無人機的飛行品質和滯空續航的優劣。現時傳統無人機主要應用動力來源分為：電池電力驅動，活塞式發動機和渦噴發動機驅動，這幾種傳統動力都存在各自的短板：電池電力續航時間短，活塞式發動機噪音大，渦噴發動機耗油較大，而較先進的可靠的動力技術則是油電混合驅動，這種技術結合了電池動力和內燃機動力的優點，但以上這幾種無人機所應用的動力能源技術對於未來無人機所要求的超遠航程來說仍難以滿足，那麼有什麼更先進的動力能源技術來實現無人機的超遠程續航呢？這時人們很自然地想到太陽能。
據報道，中國航天科工的高空太陽能無人機正在測試當中，其採用光伏電池供電，超輕質複合材料構造，其翼展與波音777寬體機相當。而早在2016年7月，臉書的太陽能無人機Aquila已進行了第一次成功試飛，飛行時間長達1個半小時。縱觀這些太陽能無人機，其利用太陽能可實現近乎無限的航程（除非電機報廢），應用前景廣闊。
但太陽能無人機也有其侷限性，主要是因為為了實現最大限度利用太陽能提供電機推進電力，太陽能無人機一般要設計面積足夠大的翼面來鋪設太陽能電池膜，而且為了減重增升，太陽能無人機的翼展比較大且搭載的儲電電池不能太多。為了能接受太陽能輻射發電，太陽能無人機一般在20km以上的高空飛行，因為那裡沒有云層遮擋，氣流穩定，太陽光輻射強，所以，目前太陽能無人機的技術應用多侷限於大型的高空機型，在中、小型中低空無人機上還難以應用。
那麼，對於太陽能無人機的應用問題解決就需要另闢蹊徑了。如何解決？就是與氫燃料電池結合了。在2017年第13屆阿布扎比國際防務展上，中國公開展出的一款6旋翼垂直起降無人機，賺足觀眾眼球。這款名為HYDrone-1800的無人機，是該級別無人機中續航時間最長的機型，曾創下持續飛行273分鐘的世界紀錄。它所以如此牛逼，是因為它搭載有達世界先進水平的氫電混合動力裝置。其所用氫燃料電池，由中國武漢一家企業生產。
那麼，如何把太陽能與氫燃料電池結合呢？就是當無人機在高空飛行時利用太陽能一邊供電飛行一邊供電進行分子膜電解水制氫了。由於大氣中含有水分子，無人機在飛行中通過機身上加裝的冷凝收集片收集大氣中的水分子並儲存，利用機翼機身表面鋪設的太陽能電池膜供電進行電解水制氫，所得氫氣經收集冷卻壓縮儲存在複合碳素玻纖鋼內膽貯存罐中或更先進的是壓縮儲存在碳納米管中。
當無人機因執行任務需要進入到例如陰雲雨霧天氣，黑夜等缺乏足夠強度太陽輻射的環境時，氫燃料電池便開始啟動供電，為無人機提供飛行動力直至其重新進入太陽輻射強度足夠的高空環境。這樣，通過混合搭配太陽能和氫燃料電池的方式讓無人機達到超長時間甚至無限時續航滯空飛行的性能而不受天氣環境變化影響，以及避免無人機的儲電電池因天氣氣溫的變化而影響供電性能和壽命等方面的制約。另一方面，這種混合太陽能氫燃料電池無人機也可用作空中制氫站，為其他非太陽能無人機在空中補充氫燃料，就類似空中加油一樣。
除了太陽能和混合太陽能氫燃料電池作為無人機的新動力能源外還有其他可以為無人機提供超長時或半永久動力能源的方法嗎？答案是有的，就是放射性同位素核電池。早在上世紀60年代，前蘇聯就已經在衛星上應用放射性同位素核電池了，其原理是應用放射性同位素衰變時產生的熱輻射溫差或電位差來發電。隨著技術進步，核電池的安全性和實用性已有很大的提高。據報道，俄羅斯科研人員正在研製一種核能電池，使用期可達100年。其中的新技術利用多孔碳化硅結構保護放射性元素，能在保證安全的同時，讓核能電池工作很長時間。
據稱，新型電池中的放射源利用特殊元素碳14，其半衰期為5700年，且無毒、廉價。這種電池的使用範圍相當廣泛。而且碳14的輻射可以用一張紙就擋住了，安全性高。核電池的未來方向是提高電轉換效率和縮小體積以及更可靠的安全性，其穩定的供電能力不受外來天氣變化影響，且適用於大、中、小型無人機超長時持久續航性能的需要。而且核電池還可以與氫燃料發動機結合，進一步拓展無人機的動力性能。所以，核電池將成為未來無人機動力能源的重要中堅技術。
有關未來無人機的動力能源探索，還有很多潛在的超乎想象的技術方案，例如有可能應用微生物發電技術，這些都有賴於我們在基礎科學方面的深入研究和創新性嘗試。
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