ESA stödjer soldriven världsomflygning

Piccard och andrepiloten Brian Jones flög 1999 som första personer i världen jorden runt i en ballong utan några avbrott. Piccard har nu satt igång Solar Impulse för att upprepa sin världsomsegling, denna gång i ett miljövänligt soldrivet flygplan.

Detta ambitiösa projekt presenteras vid den 32:a uppfinningsutställningen ”International Exhibition of Inventions, New Technologies and Products” som öppnar i Genève i Schweiz den här veckan.

Flygplanet liknar ett segelflygplan, med en kolossal vingbredd på 70 meter, vilket överträffar en Boeing 747. Planet, som är helt täckt av solceller och möjligen utrustat med två stjärtmonterade propellermotorer, kommer att kunna lyfta på egen hand och bär på de batterier som krävs för nattflygning.

ESA kommer att kunna erbjuda modern högteknologi i form av batterier och solceller, system för energihantering, ultralätta kompositstrukturer och övervakningssystem för kontroll av pilotens hälsotillstånd.

Himlen gräns för hållbar utveckling

För projektet Solar Impulse bildar Piccard åter igen ett team med Brian Jones, hans andrepilot ombord på rekordballongflygningen Breitling Orbiter 3 för fem år sedan. Till teamets projektledare och tredjepilot har han utsett ingenjören och piloten André Borschberg.

“Den här gången är det en utmaning att påverka lufttransportens historia genom att utnyttja nya tekniker som uppfyller kraven i vår tid för hållbar utveckling och användningen av enbart alternativa former av energi", förklarar Piccard.

ESA:s teknologiska transferprogram TTP erbjuder teknologisk support medan det schweiziska federala institutet för teknologi (EPFL) i Lausanne är projektets ”officiella vetenskapliga rådgivare”.

“Den första energikällan på våra satelliter är solen, precis som på Piccards plan,” säger Pierre Brisson, direktör för ESA:s teknologiska transferprogram. “Vi har utvecklat några av världens bästa solceller och avancerade system för energilagring och hantering, samtliga är nyckeltekniker ombord på vår farkost. Dessa kommer att bli en bra start för Piccards satsning.”

EPFL-institutet har precis avslutat en analys av befintliga teknologier för att studera om projektet är genomförbart. . Yves Perriard, direktör för EPFL Integrated Actuators Laboratory och en av de ledande forskarna i studien, bekräftar: “Vi vet att det är möjligt att skapa en struktur som helt drivs av solen". EPFL var ett uppenbart val för denna studie. Institutet utförde den termodynamiska forskningen för den framgångsrika ballongflygningen med Piccard-Jones 1999 och är officiell vetenskaplig rådgivare för det schweiziska seglarteamet Alinghi, aktuell vinnare av Americas Cup.

Hundraprocentig solcellsflygning på 10 kilometers höjd

Det soldrivna flygplanet Solar Impulse måste hålla sig över molnen för att fånga upp allt tillgängligt solljus, på en höjd av 10 000 - 11 000 meter, där temperaturen är runt -55 °C.

Det är möjligt att cockpiten behöver pressas på övertryck för längre uppdrag och dess konstruktion kräver att man använder den senaste teknologin inom ultralätta material. Den viktigaste utmaningen kommer att bli att bygga detta stora flygplan med en extrem lättviktsstruktur, som samtidigt är kapabelt att bära tillräckligt med batterier för nattflygning.

De elektriska kraven utgör ytterligare en viktig maskinteknisk utmaning – hur man förvarar tillräckligt med solenergi under dagen för att kunna fortsätta flyga under natten.

Perriard förklarar: “Det är verkligen ett krig mot alla förluster i energisystemet från solcellerna till motorerna."

Enligt EPFL-studien ger de aktuella tillgängliga litiumjonbatterierna precis under 200 wattimmar per kilogram (Wh/kg), tillräckligt för att uppehålla ett enmansplan, medan en tvåmanslösning kräver en kapacitet på minst 300 Wh/kg.

Planen är att utforma och bygga det första prototypflygplanet 2004-2005 och börja testflyga 2006. Nästa steg är att nbörja nattflyga 2007, till en början minst 36 timmar inklusive en hel natt. Därefter kommer sedan flyglängderna att ökas. Det kommer att krävas innovativa lösningar för att kunna lagra nödvändig mat och vatten och samtidigt reducera vikten till minsta möjliga - välbekanta problem för de ingenjörer vid ESA som utformar rymdmissioner.

När kommer Solar Impulse att flyga jorden runt nonstop? “Enligt planerna ska den flyga över Atlanten 2008 och jorden runt med avbrott 2009," säger André Borschberg, "Att flyga helt utan avbrott beror väldigt mycket på hur fort vi kommer att ha batterier med högre energitäthet…men inte före 2009."