Vers un ciel sans panne de batterie : les drones alimentés par laser révolutionnent la logistique, les catastrophes et la sécurité

Les performances des drones évoluent rapidement. Caméras haute résolution, capteurs infrarouges, vol autonome grâce à l'intelligence artificielle, fonctions de mesure de haute précision. Alors que les capacités embarquées augmentent, une faiblesse reste inchangée depuis des années : la batterie.

Les petits multicoptères ont souvent une autonomie de vol limitée à quelques dizaines de minutes. Pour effectuer une surveillance ou un relevé prolongé, il faut alterner plusieurs appareils ou interrompre le travail pour changer la batterie. Dans des lieux où une observation continue est nécessaire, comme les sites de catastrophes, les forêts, en mer, aux frontières ou dans des installations critiques, cette contrainte est lourde.

Des recherches en Chine tentent de surmonter cette limite grâce à la lumière. Une équipe de recherche de l'Université de l'Aviation Civile de Chine et de l'Université Tsinghua a développé un système de réception d'énergie qui convertit la lumière laser émise depuis le sol en électricité pour faire tourner les hélices.

L'efficacité de conversion photoélectrique annoncée est de 38,49 %. En voyant ce chiffre, on pourrait imaginer un avenir où les drones voleraient sans atterrir grâce à un approvisionnement continu en énergie depuis le sol. Cependant, ce résultat n'est pas l'achèvement du "vol perpétuel". Il est nécessaire de distinguer la portée démontrée et les défis à résoudre à l'avenir.

Conversion de la lumière en électricité sous les ailes

L'appareil développé par l'équipe de recherche combine une cellule de type pérovskite qui reçoit la lumière laser et un élément de conversion thermoélectrique qui transforme la chaleur en électricité.

Le mécanisme est similaire à celui de l'énergie solaire. Un dispositif d'émission au sol projette un laser, et la cellule réceptrice installée sous les ailes convertit l'énergie lumineuse en électricité continue. Cette électricité fait tourner le moteur ou réduit la consommation de la batterie embarquée.

Dans l'alimentation par laser, l'énergie est concentrée à une longueur d'onde spécifique. Contrairement à la lumière solaire qui contient différentes longueurs d'onde, il est plus facile de concevoir le matériau récepteur pour correspondre au laser émetteur. Les matériaux pérovskites peuvent ajuster leurs propriétés d'absorption en fonction de leur composition, facilitant la création de dispositifs minces et légers. Dans les drones, où le poids est directement lié aux performances de vol, cela peut être un avantage majeur.

Lors d'un test utilisant un laser vert, le dispositif de réception a converti 38,49 % de l'énergie lumineuse incidente en électricité. Cependant, ce chiffre ne signifie pas que 38,49 % de l'énergie reçue par l'équipement de transmission depuis une prise électrique est arrivée à l'appareil.

Dans un système réel, des pertes surviennent à plusieurs étapes : conversion de l'électricité en lumière laser, formation du faisceau par des dispositifs optiques, transmission dans l'atmosphère, et reconversion côté appareil. Pour évaluer la praticité, l'efficacité globale, de la source d'énergie au moteur de l'appareil, est cruciale.

Le problème de la "chaleur" avec une puissance élevée

Augmenter la puissance du laser accroît l'énergie électrique reçue. Cependant, toute l'énergie reçue ne se transforme pas en électricité. Une grande partie de l'énergie non convertie devient de la chaleur.

Lors des premiers tests, la température du dispositif de réception a atteint 80 à 90 degrés. Une température élevée réduit non seulement l'efficacité de conversion, mais provoque également la dégradation des matériaux, des dommages aux joints et des effets néfastes sur la structure de l'appareil. Si la chaleur se transmet à la batterie, le risque en termes de sécurité augmente également.

Dans les installations au sol, il est possible d'ajouter de grands ventilateurs ou des dissipateurs thermiques lourds. Mais dans un aéronef, plus le système de refroidissement est important, plus le poids et la résistance à l'air augmentent, nécessitant plus d'énergie pour le vol.

L'équipe de recherche a contrôlé le transfert de chaleur en plaçant des nanocristaux de séléniure d'antimoine entre la couche de pérovskite et l'électrode. De plus, elle a adopté une structure qui guide le flux d'air généré par les hélices à l'intérieur des ailes pour refroidir le dispositif de réception.

Cette innovation est cruciale pour comprendre la valeur de la recherche. Elle ne se contente pas de créer des cellules efficaces en laboratoire, mais tente de gérer simultanément la chaleur, le poids, l'aérodynamisme et le refroidissement lorsqu'elles sont intégrées dans un aéronef réel.

La démonstration concerne un modèle, pas un "appareil en vol"

À partir du titre "Recharge d'un drone en vol par laser", certains pourraient imaginer un test où un faisceau est continuellement dirigé depuis le sol vers un appareil volant en extérieur.

Cependant, selon les informations de recherche publiées, à ce stade, il s'agit d'une preuve de concept où un dispositif de réception a été installé sous les ailes d'un modèle de drone stationnaire, et le laser projeté a entraîné les hélices. Ce n'est pas encore une phase où un drone léger réel a été suivi en extérieur et a volé pendant de longues périodes.

Cette différence n'est pas négligeable.

Avec un modèle fixe, il est relativement facile de maintenir le faisceau laser aligné sur la surface réceptrice. Un appareil réel est soumis à des secousses dues au vent, effectue des virages, et change de vitesse et d'altitude. L'angle des ailes varie également. Si le faisceau s'écarte de la surface réceptrice, l'énergie fournie peut chuter brusquement.

Du côté de l'émission, il est nécessaire de disposer de technologies pour suivre en temps réel la position et l'attitude de l'appareil, et prédire sa direction tout en ajustant le laser. Cela impliquera probablement l'utilisation de caméras, de capteurs infrarouges, de radars et d'informations de position envoyées par l'appareil.

Un faisceau plus large facilite la visée mais disperse l'énergie. Un faisceau plus fin permet une alimentation à haute densité, mais augmente les exigences de précision de suivi et de sécurité. Cet équilibre délicat est un obstacle majeur à la mise en œuvre pratique.

L'équipe de recherche considère également le suivi précis en temps réel comme un défi futur, et prévoit des essais en extérieur avec des appareils légers dans la prochaine phase.

Pluie, brouillard, fumée : les faiblesses inhérentes à la lumière

Pour l'alimentation par laser, une ligne de vue est nécessaire entre l'équipement d'émission et celui de réception. Si elle est bloquée par des bâtiments, des arbres ou le relief, l'énergie ne peut être transmise.

De plus, la pluie, le brouillard, les nuages, la poussière, la fumée d'incendie, etc., dispersent et absorbent la lumière, réduisant l'énergie qui atteint l'appareil. Des recherches connexes ont également montré que lorsque les turbulences atmosphériques deviennent modérées à fortes, les performances d'un réseau de communication utilisant des drones alimentés par laser diminuent clairement.

C'est un problème ironique. Sur les sites de catastrophes où l'alimentation par laser est attendue, les fortes pluies, la fumée et la poussière sont fréquentes. Dans la surveillance forestière, les arbres peuvent bloquer le faisceau, et dans les zones urbaines, les bâtiments élevés et d'autres aéronefs peuvent interférer avec le chemin du faisceau.

Ainsi, un système pratique pourrait ne pas couvrir une vaste zone avec un seul appareil laser, mais plutôt disposer de plusieurs points d'alimentation, changeant la source d'émission en fonction des mouvements de l'appareil. L'idée est de créer un "couloir de recharge" invisible dans le ciel, où les drones poursuivent leur mission dans cette zone.

Même sans vol infini, il y a de la valeur

Même si un drone ne peut pas voler éternellement avec le laser seul, réduire la consommation de la batterie et multiplier le temps de vol par plusieurs fois a une grande valeur.

Dans les interventions en cas de catastrophe, il est possible de transmettre des images des zones sinistrées sans interruption, de rechercher les personnes disparues et de relayer les communications. Lors d'incendies de forêt, la direction de propagation et la direction du vent peuvent être observées sur de longues périodes. Dans les zones où les routes sont coupées par des inondations ou des tremblements de terre, il est possible d'utiliser un relais de communication temporaire en vol stationnaire.

En agriculture, il est possible de surveiller en continu l'état de croissance et les maladies sur de vastes terres agricoles. Pour l'inspection des infrastructures, il est possible de patrouiller longuement les lignes électriques, les chemins de fer, les pipelines, les ponts et les installations maritimes. Il est également envisageable de survoler des navires, des trains ou des véhicules de sécurité pour surveiller la direction et les environs.

Dans la logistique, il est plus probable que les appareils volant sur des routes prédéfinies soient mis en œuvre avant les appareils de livraison volant librement partout. En volant entre des points d'alimentation équipés d'équipements de transmission d'énergie, il est plus facile de limiter la zone de suivi et de sécurité.

Les États-Unis avancent également sur le "réseau de transmission d'énergie par lumière"

La transmission d'énergie par laser n'est pas un sujet de recherche exclusif à la Chine.

Le programme POWER de la DARPA a, en 2025, transmis plus de 800 watts d'énergie sur une distance de 8,6 kilomètres pendant 30 secondes, transmettant plus d'un mégajoule au cours de la période d'essai. Bien que le test ait été effectué entre installations au sol, il a démontré le potentiel de l'alimentation par laser longue distance.

PowerLight Technologies aux États-Unis développe également un système capable de transmettre des kilowatts d'énergie tout en suivant un drone à voilure fixe en mouvement. En 2026, il a été rapporté qu'un drone à voilure fixe de classe militaire avait été maintenu en vol pendant plusieurs heures lors d'un essai lié au Département de la Défense des États-Unis.

Le succès récent de la Chine se distingue par l'intégration de cellules réceptrices en pérovskite et de conversion thermoélectrique, améliorant l'efficacité et le refroidissement d'un dispositif de réception léger. En revanche, le développement américain met l'accent sur un système intégré comprenant la transmission longue distance, le suivi des mobiles, le contrôle de la sécurité et la communication avec l'appareil.

Même dans l'alimentation par laser, la compétition ne se résume pas à une comparaison des taux de conversion. C'est une compétition technologique globale qui inclut les matériaux, l'optique, le contrôle de suivi, la conception des aéronefs et l'exploitation des réseaux énergétiques.

La plus grande demande pourrait être dans le secteur militaire

L'un des secteurs ayant le plus besoin de drones à longue endurance est le secteur militaire et de la sécurité.

Si les drones de reconnaissance peuvent voler longtemps, ils peuvent surveiller en continu les mouvements des troupes et des véhicules. Maintenir un relais de communication en hauteur peut élargir la portée des communications des troupes au sol. Ils peuvent également être utilisés pour la surveillance des frontières, des côtes et autour des bases.

Cependant, l'alimentation par laser rend l'appareil plus autonome tout en le rendant dépendant des installations de transmission au sol. Une base équipée de grandes sources d'énergie et de dispositifs optiques précis peut être découverte et attaquée, et la portée d'utilisation peut être limitée par les conditions météorologiques et le terrain. Si la position du laser est détectée par des capteurs optiques, il y a un risque que les points d'alimentation et les routes de vol soient devinés.

Néanmoins, il y a une forte demande pour maintenir en vol stationnaire des appareils de surveillance ou de relais de communication autour des bases avancées, des navires et des installations fixes. C'est pourquoi certains pensent que l'utilisation militaire pourrait précéder l'utilisation civile.

Réactions sur les réseaux sociaux : pas seulement "incroyable"

Sur les réseaux sociaux publics et les forums techniques, la surprise face à l'alimentation par laser elle-même est notable. "Je ne pensais pas que la transmission d'énergie sans fil avait progressé à ce point", "C'est comme de la science-fiction", sont des réactions qui évaluent les progrès technologiques.

Les utilisations mentionnées incluent la surveillance des catastrophes, l'observation régulière des terres agricoles, la surveillance préalable des navires et des trains, et les relais de communication temporaires. En particulier, il y a beaucoup d'opinions selon lesquelles les drones qui restent à un endroit fixe ou dans une zone restreinte sont plus réalistes que les appareils de livraison à large rayon d'action.

D'un autre côté, des questions sévères sur la praticité sont également soulevées.

La plus fréquente concerne le poids et la résistance à l'air du dispositif de réception. Ajouter un nouvel appareil à l'appareil augmente la puissance nécessaire pour le vol. Si un appareil plus grand est nécessaire pour transporter le dispositif de réception, la quantité d'énergie transmise doit également être augmentée.

Sur le plan des coûts, certains suggèrent qu'il serait moins cher de prévoir des batteries de rechange ou un deuxième drone. Pour les tâches où un atterrissage de courte durée est autorisé, des stations de recharge automatiques ou des équipements de remplacement de batterie sont souvent plus simples et plus sûrs.

Les préoccupations concernant la sécurité sont également fortes. Les dangers si le laser entre dans les yeux d'une personne ou d'un animal, les fonctions d'arrêt si un aéronef ou un oiseau entre dans le chemin du faisceau, et les mesures à prendre en cas de défaillance ou d'attaque cybernétique qui dévie la direction du faisceau.

Il y a aussi des inquiétudes selon lesquelles cela pourrait finalement être utilisé pour la surveillance continue ou la guerre. Si des caméras restent en l'air 24 heures sur 24 dans les villes ou aux frontières, elles peuvent être utiles pour la prévention des catastrophes et le maintien de l'ordre, mais il y a aussi un risque que la surveillance devienne quotidienne.

Ce ne sont pas des résultats d'une analyse statistique de l'ensemble des réseaux sociaux, mais des tendances qualitatives organisées à partir des publications et opinions publiques sur les forums. Néanmoins, il est clair que les utilisateurs ne regardent pas seulement les chiffres de l'efficacité de conversion, mais aussi les coûts, le poids, les conditions météorologiques, la sécurité, la vie privée et la conversion militaire.

Des règles de sécurité plus difficiles que la technologie

Diriger un laser de haute puissance vers le ciel nécessite une réglementation de sécurité rigoureuse