Solar Impulse 2 – Bude letecká doprava poháňaná slnkom?

Elektromobily nás už dávno neprekvapujú, no lietadlá s elektrickým pohonom sú zatiaľ raritou, hoci sa na ich vývoji seriózne pracuje. Špeciálnou kategóriou sú však lietadlá získavajúce potrebnú elektrinu zo slnka. Trup a krídla pokryté fotovoltaickými článkami môžu vyrobiť dostatok energie pre autonómne fungovanie takýchto strojov, a to dokonca aj v noci. Vtedy pohon motorov zabezpečí elektrina cez deň ukladaná do batérií.

solar-impulse-2-9
ZDROJ | Solar Impulse

Bez kvapky paliva okolo sveta

Keďže nemusí tankovať palivo, dokáže sa solárne lietadlo vznášať vo vzduchu celé dni a noci – pokiaľ stihne uložiť dostatok energie aj do batérií. To prináša mnohé možnosti využitia takýchto „atmosférických satelitov“.

O nasadení solárnych dronov pre pokrytie rozsiahlych, hlavne riedko osídlených oblastí uvažuje napríklad Facebook, ale aj Google. Facebook údajne mieril k akvizícii spoločnosti Titan Aerospace vyrábajúcej solárne drony, ale tú získal nakoniec Google.

Pozrite siGoogle testuje internetové drony. Chce bezplatnú sieť 5G?

Konkurent Facebooku sa netají zámerom dostať internetové pripojenie do „digitálnych púští“ v chudobných, aj menej chudobných krajinách. Takéto pokrytie by vo svojom vnútrozemí ocenila napríklad aj Austrália. Facebook však nerezignoval a vyvíja vlastnú verziu solárneho dronu.

Pozrite siS dronmi Aquila chce Facebook dostať internet všade

Posledný rok však pozornosť púta jediné elektrické dopravné lietadlo poháňané slnkom – Solar Impulse 2, ktoré počas svojej rekordnej misie len pred niekoľkými týždňami zavŕšilo svoj oblet Zeme.

Pokus obletieť zemeguľu odštartovali švajčiarski zakladatelia projektu a piloti Bertrand Piccard a André Borschberg 9. marca 2015 v Abú Zabí v Spojených arabských emirátoch a 26. júla 2016 úspešne skončili v rovnakom meste.

solar-impulse-2-7
Solar Impulse 2 letiaci 23. apríla 2016 nad San Franciscom. ZDROJ | The INQUIRER

Medzi štartom a cieľom bolo zhruba 500 hodín letu (v sedemnástich etapách), takmer 40-tisíc preletených kilometrov nad štyrmi kontinentmi, ale aj množstvo úsilia a nasadenia pilotov a podporného štábu.

Ten sa presúval počas pokusu po trase letu a zabezpečoval zázemie, komunikáciu a logistiku. Solar Impulse 2 počas obletu planéty prekonal viacero svetových rekordov vrátane najdlhšie pilotovaného letu.

Trasu z japonskej Nagoje do Honolulu na Havaji s dĺžkou 8 924 km absolvoval André Borschberg za 117 hodín a 52 minút.

Od balónov k lietadlám

Projekt lietadla Solar Impulse sa zrodil v hlave dvoch Švajčiarov, psychiatra a leteckého rekordmana Bertranda Piccarda a podnikateľa Andrého Borschberga, v roku 2003.

Už od začiatku mali jeho autori ambíciu vytvoriť energeticky autonómne lietadlo schopné obletieť Zem. S podobnými métami mal svoju skúsenosť Bertrand Piccard, ktorý sa dlhodobo venoval lietaniu v ultraľahkých lietadlách a balónoch.

B. Piccard a Brian Jones vzlietli 1. marca 1999 s balónom Breitling Orbiter 3 z Chateau d’Oex vo Švajčiarsku, aby sa pokúsili obletieť planétu. To sa im aj podarilo, keď po non-stop lete v trvaní 19 dní, 21 hodín a 17 minút a po prekonaní vzdialenosti 45 755 km pristáli v Egypte.

Cesta k solárnemu lietadlu schopnému prekonať oceány a celé kontinenty však nebola ľahká. Predchádzal mu testovací prototyp s označením HB-SIA, verejnosti známy ako Solar Impulse.

Lietadlo s rozpätím krídel 63,40 m, dĺžkou 21,85 m a výškou 6,40 m malo pod krídlami 4 gondoly s Li-pol batériami a motormi s dvojlistou vrtuľou s výkonom 10 koní.

 

solar-impulse-2-16
ZDROJ | Solar Impulse

Prvý testovací let absolvoval prototyp 3. decembra 2009 a skutočný let do výšky 1 000 metrov sa uskutočnil 7. apríla 2010. V máji 2011 lietadlo prekonalo 630 km pri prvom medzinárodnom lete z Dübendorfu vo Švajčiarsku do Bruselu.

Priemerná rýchlosť počas letu trvajúceho 13 hodín bola 50 km/h a let prebiehal v priemernej letovej hladine 1,8 km. Limity lietadla sa ukázali, keď 12. júna odletelo z Bruselu do Paríža. Kvôli silnému protivetru sa lietadlo muselo po troch hodinách vrátiť.

Vietor môže pri solárnych lietadlách robiť značné problémy. Veľká plocha krídel potrebná pre dostatočný výkon fotovoltaických panelov je v kombinácii s relatívne malým výkonom motorov vražednou kombináciou. Spoľahlivé meteorologické predpovede sú preto pri týchto lietadlách nevyhnutnosťou.

V roku 2011 už súbežne začala stavba druhého, zdokonaleného solárneho lietadla Solar Impulse 2, ktoré má švajčiarske registračné označenie HB-SIB. V roku 2012 preletel prototyp zo Švajčiarska do Maroka a späť s medzipristátím v Madride a zaknihoval si tak prvý medzikontinentálny let solárneho lietadla.

solar-impulse-2-10
ZDROJ | Solar Impulse

V rámci „spanilej jazdy“ za veľkou mlákou preletel Solar Impulse od 3. mája do 7. júla 2013 v niekoľkých etapách z východného na západné pobrežie USA – z Moffet Field v Kalifornii na letisko JFK v New Yorku.

Nový a lepší

Solar Impulse 2 je postavený na technológiách použitých u jeho predchodcu – uhlíkové vlákna, Li-pol batérie a fotovoltaické články. Rozpätie jeho krídel je však 72 metrov, čo je o 8 m viac, ako v prípade prototypu a vyrovná sa rozpätiu Boeingu 747.

solar-impulse-2-15
ZDROJ | Solar Impulse

Konštrukcia zdokonaleného modelu je však ľahšia (má hmotnosť 2,3 tony) a lietadlo je rýchlejšie, než jeho predchodca. Dostalo tiež väčšiu kabínu, dokonalejšie ovládanie a autopilota, s ktorým jediný pilot dokáže uskutočňovať niekoľkodenné transkontinentálne a transoceánske lety.

Počas nedávnej cesty okolo sveta to piloti ocenili aj pri prelete ponad Pacifik z Japonska na Havaj (takmer 118 hodín), z Havaja do Kalifornie (62,5 hod.), cez Atlantik z New Yorku do španielskej Sevilly (71 hodín), alebo ponad Stredozemné more zo Sevilly do Káhiry v Egypte (49 hodín).

Základné vlastnosti Solar Impulse 2

  • posádka: 1 pilot
  • dĺžka: 22,4 m
  • rozpätie krídel: 71,9 m
  • výška: 6,37 m
  • plocha solárnych panelov: 269,5 m2, 17 248 FV článkov/ max. výkon 66 kW
  • hmotnosť : 2 300 kg
  • štartovacia rýchlosť: 35 km/h
  • pohon: 4 elektromotory s vrtuľami s priemerom 4 m
  • akumulátory: Li-ion batérie 4x 41 kWh, 633 kg, max. výkon 13 kW
  • max. rýchlosť: 140 km/h
  • cestovná rýchlosť: 90 km/h
  • cestovná rýchlosť v noci: 60 km/h
  • cestovný dostup: 8 500 m (max. dostup 12 000 m)
solar-impulse-2-17
ZDROJ | Solar Impulse

7. úsek bol plánovaný ako 144-hodinový let z Nankingu na Havaj s dĺžkou 9 132 km. Kvôli nepriaznivému počasiu však Solar Impulse 2 musel pristáť v Nagoji v Japonsku.

Počas letu okolo Zeme dosiahol Solar Impulse 2 priemernú rýchlosť 75 km/h, pričom maximálna nameraná rýchlosť bola 216 km/h. Solárne panely lietadla vyrobili 11 655 kWh elektrickej energie.

Celý projekt bol vyvrcholením náročného úsilia početného tímu konštruktérov, technickej podpory a v neposlednom rade aj odhodlania a majstrovstva oboch pilotov.

solar-impulse-2-11
ZDROJ | Solar Impulse

Let okolo sveta v prehľadnej tabuľke:

ÚsekDátum štartuŠtartCieľVdialenosťDoba letuPilot
19.3.2015 Abú Dhabí, SAE Maskat, Omán717 km13:01 hodAndré Borschberg
210.3.2015 Maskat, Omán, Ahmadábád, India1 593 km15:20 hodBertrand Piccard
318.3.2015 Ahmadábád, India Váránasí, India1 170 km15:56 hodAndré Borschberg
418.3.2015 Váránasí, India Mandalaj, Myanmar1 536 km13:29 hodBertrand Piccard
529.3.2015 Mandalaj, Myanmar Čchung-čching, Čína1 636 km20:29 hodBertrand Piccard
620.4.2015 Čchung-čching, Čína Nanking, Čína1 384 km17:22 hodBertrand Piccard
730.5.2015 Nanking, Čína Nagoja, Japonsko2 942 km44:09 hodAndré Borschberg
828.6.2015 Nagoja, Japonsko Havaj, USA8 924 km117:52 hodAndré Borschberg
921.4.2016 Kalaeloa, Havaj, USA Mountain View, Kalifornia, USA4 086 km62:29 hodBertrand Piccard
102.5.2016 Mountain View, Kalifornia, USA Phoenix, Arizona, USA1 113 km15:52 hodAndré Borschberg
1112.5.2016 Phoenix, USA Tulsa, Oklahoma, USA1 570 km18:10 hodBertrand Piccard
1221.5.2016 Tulsa, USA Dayton, Ohio, USA1 113 km16:34 hodAndré Borschberg
1325.5.2016 Dayton, USA Lehigh Valley, Pensylvania, USA1 044 km16:47 hodBertrand Piccard
1411.6.2016 Lehigh Valley, USA New York, USA265 km4:41 hodAndré Borschberg
1520.6.2016 New York, USA Sevilla, Španielsko6 265 km71:08 hodBertrand Piccard
1611.7.2016 Sevilla, Španielsko Káhira, Egypt3 745 km48:50 hodAndré Borschberg
1724.7.2016 Káhira, Egypt Abú Dhabí, SAE2 794 km48:37 hodBertrand Piccard

Pilotované stroje verzus drony

Sparťanské pomery v kabíne, obmedzená nosnosť a nízka cestovná rýchlosť solárneho lietadla vyvolávajú mnohé otázky o praktickej využiteľnosti podobných technológií.

solar-impulse-2-12
ZDROJ | Solar Impulse

Autori projektu síce apelujú na čistotu pohonu založenom na solárnej energii, ale ani v tomto prípade nemôžeme hovoriť o 100% bezuhlíkovej technológii.

Pritom nemáme na mysli uhlíkové vlákna v konštrukcii stroja, ale emisie vytvorené v procese výroby všetkých komponentov lietadla.

Vzhľadom na nízku nosnosť, mizernú rýchlosť a vysokú cenu je takýto spôsob dopravy vhodný len na tvorbu senzácií, marketingu a zápisov do Guinessovej knihy rekordov.

Pritom nezabúdajme na podporný tím a riadiace centrum, ktoré takmer pripomína dispečing riadenia kozmických letov, pričom sa snaží udržať vo vzduchu „solárny vetroň“ plachtiaci po oblohe rýchlosťou lastovičky.

Nechcem byť neprimerane prísny, ale na veci veľa nezmenia ani dokonalejšie batérie s vyššou energetickou hustotou a účinnejšie fotovoltaické články.

Zníži sa tak síce mŕtva hmotnosť a plocha krídel lietadla, ale stále to bude neohrabané monštrum, ktoré odvezie namiesto jedného pilota možno dvoj-, v najlepšom prípade trojčlennú posádku.

Letová rýchlosť takéhoto stroja pritom bude stále veľmi nízka.

aquila-3
ZDROJ | Facebook

Čo však prekáža solárnym lietadlám v osobnej doprave, nevadí pri prevádzke solárnych dronov.

Zvlášť pokiaľ ide o drony civilného zamerania, kde rýchlosť nie je rozhodujúcim faktorom. Pre šírenie internetu pomocou takýchto lietadiel by bolo dokonca výhodou, keby dokázali lietať pomaly – čím pomalšie, tým lepšie.

Skúsenosti s konštrukciou strojov, funkčnosťou pohonov, solárnych panelov a batérií sa v tomto prípade budú dať výborne zužitkovať. Takéto drony, použité ako spomínané „atmosférické satelity“, sa označujú aj UAV (Unmanned Aerial Vehicles, teda nepilotované vzdušné dopravné prostriedky).

Hoci Facebook neuspel v akvizícii firmy Titan Aerospace, na myšlienku solárnych dronov nerezignoval. Naopak, spolupracuje s britskou firmou Ascent, ktorá preňho navrhla a vyrobila prvý UAV Aquila.

aquila-4
ZDROJ | Facebook

Dron vyrobený z uhlíkových vlákien má tvar samonosného krídla, alebo s trochou fantázie bumerangu s rozpätím väčším ako Boeing 737. Hmotnosť lietadla je pritom len tretinou hmotnosti elektromobilu.

Aquila má lietať vo veľkej výške v rozmedzí 18 až 27,5 km rýchlosťou pod 100 km/h. Chrbticová a mrežová sieť medzi jednotlivými strojmi v letke bude postavená na optickej komunikácii lasermi, pričom laboratórne testovaná rýchlosť pripojenia dosahuje desiatky Gbit/s.

Rádiové pokrytie má dosahovať diameter 60 míľ (96,5 km). Rýchlosť dátových prenosov smerom ku koncovým terminálom bude závisieť od použitej technológie a tá zas od použitého frekvenčného spektra.

Do úvahy pripadajú mobilné technológie, napr. 3G, 4G a podobne, ale aj rôzne technológie v nelicencovaných pásmach ako je Wi-Fi, prípadne ďalšie.

Stroj je navrhnutý tak, aby mohol zostať vo vzduchu nepretržite tri mesiace, hoci teoreticky by sa solárne drony mohli vznášať vo vzduchu aj roky.

aquila-2
ZDROJ | Facebook

Aquila svoj prvý úspešný skúšobný let absolvovala 28. júna 2016 v Yume, v americkom štáte Arizona aj za účasti šéfa Facebooku Marka Zuckerberga. Ten poukazuje na to, že v čase, keď zažívame ošiaľ internetových hier, sociálnych sietí a informačných technológií, 4 miliardy ľudí na Zemi nemá k internetu prístup. To je 60 percent populácie. Solárne drony by to mohli zmeniť.

solar-impulse-2-3
ZDROJ | Solar Impulse

 

ZdrojSolar Impulse

Komentáre k článku