米国の空に突如として現れたドローンは、いまや大変な勢いで増加中だ。米連邦航空局（FAA）によると、米国上空を飛ぶドローンの数は2022年までに70万機に達する見込みだという。ドローンたちは、荷物の配送や交通状況のモニタリング、橋梁の点検、あるいはまだ見ぬニッチな用途に使われることになるだろう。

こうした仕事のためには、各ドローンにローターやセンサーのための電気を供給する必要がある。大半のドローンは内蔵バッテリーの電力で飛ぶことになるだろうが、ケーブルを使って送電線から直に電力を得るケースも考えられる。あるいは、ダイヤモンドを利用した飛行なんてこともあるかもしれない。

ドローンのための“ダイリチウム”

ダイヤモンドを通して発射されるレーザー光線──そう聞いて「スタートレック」のエンタープライズ号にパワーを供給する「ダイリチウム」のようなものを思い浮かべるかもしれない。だが、当たらずとも遠からずだ。

飛行中のドローンにレーザーを使って電力を供給する方法は、長年にわたって検討されてきた。これは、ドローンに取り付けた光電池に向けてレーザー光線を照射する方法だ。米国防高等研究計画局（DARPA）ほか、多くの民間企業が研究に取り組んでいる。

そこで一様に直面する重要な課題のひとつは、レーザー光線の質を確保し、それによって安定した強い光線をドローンに届けることだ。だがレーザーの光の強さがドローンとの距離に伴って低下しがちである。

しかし、スイス連邦工科大学からスピンオフしたレイクダイヤモンド（LakeDiamond）の研究者たちは、自分たちの方法こそがドローンのためのダイリチウムになるだろうと確信しているようだ。

10m離れたドローンに電力を供給し続ける

レイクダイヤモンドが開発したのは、レーザー光線をこれまでよりずっと遠くに、質を落とさず飛ばすことができる人工ダイヤモンドだ。同社いわく、このダイヤモンドで強化した電源のネットワークを地上に配置すれば、ドローンの長距離飛行が可能になるという。また、大型バッテリーを搭載する必要がないため余分な動力も消費しなくて済む。

レイクダイヤモンドの最高経営責任者（CEO）を務めるパスカル・ガロの説明はこうだ。同社の研究室でつくられた、すべすべした小さな長方形のダイヤモンドをレーザーの照射口に設置する。すると、低出力のレーザーダイオードが、均一で平行な複数の光線をもつレーザービームに変換される。この光線は数百メートル先まで届くという。

ダイヤモンドは優れた熱導体であり、光も透過する。そのため、大量の熱を発生させる高密度レーザー光線を取り込み、その熱を放出することによって多くのエネルギーを伝達できるというのだ。

「ダイヤモンドを組み込んだキャヴィティ（光共振器）から照射されたレーザーは、非常に強力でほとんど拡散しない、ほぼ完璧な光線を発することができます」とガロは言う（このレーザー光線自体は、人間が見たり横切ったりしても害はない）。

レイクダイヤモンドの人工ダイヤモンドは炭素原子を積層させてつくられており、天然ダイヤより混じり気が少ない。さらにこのダイヤモンドの表面には格子状の刻み目が施されており、これが光線の直径を決めるミラーの役割を果たす。

課題は光電池にあり

同社が開発したテストシステムでは、現在直径1.55マイクロメートル（1マイクロメートルは1mmの1,000分の1）のレーザー光線による4ワット（レーザーポインター1万本分相当）の送電が可能だ。最長10m離れた場所にいる手のひらサイズのドローンにも、時間無制限で電力を供給し続けられる。

次のステップは、最長100m離れた場所を飛ぶプロ仕様のドローンに100ワットの電力を供給できるシステムをつくることだとガロは言う。達成は2、3年以内を見込んでいる。

ただし、ダイヤモンドにはそれを実現するほどの力がない可能性もある。

光科学を専門とするスタンフォード大学教授のロバート・バイヤーによると、現在のレーザー技術でも同程度の電力供給は十分可能だという。「近くを飛ぶドローンなら、5ワットのレーザーポインターからでも送電できるはずです」とバイヤーは言う。

問題は、レーザーの光をエネルギーに変える光電池が1平方メートルあたり200ワットしか発電できないことにある。ドローンに搭載される光電池は、発電に十分かつ飛行の妨げにならないサイズでなくてはならない。

将来的には人工衛星へのエネルギー供給も？

ダイヤモンドを利用したレーザーシステムが宣伝通りに機能するなら、重いバッテリーを乗せずにドローンを飛ばすことができるだろう。この場合、動力を供給するレーザーのネットワークから外れないように、GPSを使った追跡システムで飛行を監視することが前提となる（ただしその場合も、着陸に必要な電力を蓄えた予備バッテリーを搭載することにはなるだろう）。

地上送電ステーションはコンパクトなサイズなので、地上の各所に配置できる。そうすれば、数百キロメートルにわたってドローンを飛ばすことだって可能だ。荷物の配達などで、やむを得ずコースを外れたドローンを再充電することもできるだろう。レイクダイヤモンドによると、手のひらサイズのドローンは30分ほどの飛行で2～3ワットの電力を消費するが、充電にかかる時間はわずか1分だという。

将来的には、同様の技術を使って地球から700マイル（約1,130㎞）離れた軌道上を飛ぶ人工衛星にエネルギーやデータを送ることも可能になるかもしれない。この取り組みに向けて、レイクダイヤモンドはスイス宇宙局と欧州宇宙機関（ESA）からの資金供給を確保した。

さらなる研究資金を調達するため、同社はダイヤモンド市場への参入も進めている。

同社が生産する1カラット直径5㎜のラウンドブリリアントカットダイヤの指輪を、恋人たちは14,400ドル（約163万円）で購入していく。このダイヤがドローンに送電することはないだろうが、いつの日かドローンによって届けられるようになるかもしれない。