スイス連邦材料試験研究所とインペリアル・カレッジ・ロンドン、耐熱ドローンを開発。火災危険源を至近距離で分析

これにより、消防士は危険地帯に入る前に、リスクの高い作戦の戦略を最適化することができる。

昨年、スイスの消防署は、12,000件以上の消火活動に出動した。燃え盛る建物の温度は、致死的な約1,000℃に達することもあるため、不必要なリスクは避ける必要がある。空飛ぶロボットは、そのような任務をサポートできる。スイス連邦材料試験研究所とインペリアル・カレッジ・ロンドンの研究者たちは現在、ホットスポットからの初期データを提供できる耐熱ドローンを開発している。

この情報に基づいて、対応チームは、地獄に飛び込む前に戦略を最適化できる。

スイス連邦材料試験研究所のサステナビリティ・ロボティクス研究所とインペリアル・カレッジ・ロンドンのエアリアル・ロボティクス研究所の責任者であるミルコ・コヴァック氏は、次のようにコメントしている。

例えば、カメラとCO2（二酸化炭素）センサーを搭載したドローンは、火源の分布、予期せぬ危険、閉じ込められた人々に関する重要な情報を提供することができる。

通常のドローンでは熱すぎる

ドローンはすでに消火活動に使用されており、空撮、高層ビルへの消火ホース吊り上げ、遠隔地での消火剤投下など、森林火災の延焼を食い止めるために使用されている。

スイス連邦材料試験研究所のサステナビリティ・ロボティクス研究所のデイヴィッド・ハウザーマン氏は、次のようにコメントしている。

そこで研究者の目標は、熱に耐え、ホットスポットの中心から迅速かつ正確なデータを提供できるドローンを開発することだった。

超軽量でタフ

ハウザーマン氏は、消防士と協力して消防任務におけるドローンの要件を決定し、ドローンの心臓部であるモーター、バッテリー、センサー、電子機器を保護できる素材を探すことに着手。そして彼は、スイス連邦材料試験研究所の建築エネルギー材料・コンポーネント研究所の同僚とともに、探していたものを見つけた。

シャニュー・ザオ氏とヴィム・マルフェ氏が率いる研究者たちは、高温に耐える絶縁材料を合成し、ドローンの耐火性を高めることに成功した。ファイヤードローンを設計する際、研究者たちは自然から、より正確にはペンギン、ホッキョクギツネ、カミキリムシなど極端な温度で生活する動物からヒントを得たという。これらの動物はすべて、対応する脂肪や毛皮の層を持っているか、または極端な条件下で生き残ることを可能にする体温調節物質の独自の保護層を作っている。

宇宙服に適している

問題の材料はエアロゲルで、ほとんど全体が空気で満たされた細孔で構成され、わずかなポリマー物質で囲まれた超軽量材料である。この場合、材料研究者はポリイミド・プラスチックをベースにしたエアロゲルを選択した。ポリイミド・エアロゲルは、NASAでも宇宙服の断熱材として研究されている。ポリイミドとシリカの複合材料は、ガラス繊維で補強されている。

建築エネルギー材料・部品研究所のシャニュー・チャオ研究員は、次のようにコメントしている。

地獄への飛行

ファイヤードローンのプロトタイプは、デュベンドルフにあるスイス連邦材料試験研究所のフライトアリーナでの初期テストですでに良好な結果を残している。高さ約50センチのドローンの飛行特性と制御性は、エアロゲルの断熱ジャケットと内蔵の冷却システム、熱を反射するアルミニウムの被覆材を追加しても優れていた。研究者たちが「Advanced Intelligent Systems」誌に発表したばかりのこの設計は、この「ドライラン」でも説得力があった。

しかし、この航空機が火災のテストにも合格するかどうかは、典型的な火災運用を想定した、できるだけ現実的な条件下でのテストによって実証する必要があった。スイス連邦材料試験研究所のチームは、アンデルフィンゲン訓練センターの訓練場で、実際のシナリオを使用できた。チューリッヒ州の建物保険の消防署の訓練コーディネーターであるステファン・ケラー氏と訓練センターの後方支援クルーが特大の金属製ボウルにガス火を点火している間、ドローンパイロットはドローンを操縦して火災現場に突入した。

その結果、ファイヤードローンのプロトタイプは数回のテスト飛行に耐えた。

消防の専門家であるステファン・ケラー氏もこの結果に感銘を受けている。

ファイヤードローンは、極地や氷河の上など、極寒の環境でも使用できる可能性がある。研究チームはスイスの氷河トンネルでドローンをテストし、極低温下でのシステムの挙動を研究している。プロトタイプのさらなる開発に向けて、潜在的な産業パートナーとの話し合いがすでに進められている。

▶︎スイス連邦材料試験研究所