Un volo intorno al mondo sfruttando l’energia solare con il supporto dell’ESA

Solar Impulse aircraft
31 Marzo 2004

L’ESA fornirà tecnologie allo stato dell’arte per assistere il volo intorno al mondo del pioniere Bertrand Piccard, a bordo di un aereo monoposto a energia solare, come massima dimostrazione del potenziale del volo ecologico.

Nel 1999 Piccard e il suo copilota Brian Jones furono i primi a concludere il giro del mondo non-stop in pallone aerostatico. Ora Piccard lancia la sua nuova sfida, Solar Impulse, ancora una volta un giro del mondo ma con un veicolo ad energia solare “pulita”.

Breitling Orbiter 3
Il Breitling Orbiter 3

L’ambizioso progetto viene presentato questa settimana al ‘32° Salone Internazionale delle Invenzioni, delle Tecniche e dei Prodotti Nuovi’ di Ginevra, in Svizzera.

L’apparecchio ricorda un aliante ma con un’immensa apertura alare di 70 metri, superiore a quella di un Boeing 747. Con tutta la superficie ricoperta di pannelli solari e due eliche in coda, il velivolo sarà in grado di effettuare il decollo senza assistenza e trasporterà le batterie necessarie per il volo notturno.

Sono già diversi i campi d’azione individuati nei quali l’ESA potrebbe fornire tecnologie all’avanguardia: si va dalle batterie, dai pannelli solari e dai sistemi per la gestione dell’energia alle strutture composite ultraleggere e ai sistemi di monitoraggio per tenere sotto controllo la salute del pilota.

Colpo di ali allo sviluppo sostenibile

Anche per il progetto Solar Impulse, Piccard avrà come compagno d’avventura Brian Jones, il suo copilota a bordo del pallone Breitling Orbiter 3 che cinque anni fa batté il record. Come responsabile di progetto e terzo pilota del team, ha incaricato invece l’ingegnere e pilota André Borschberg.

Bertrand Piccard
Bertrand Piccard

"La sfida che ci proponiamo questa volta è quella di riscrivere la storia dell’aviazione, sfruttando nuove tecnologie che rispondano alle esigenze di sviluppo sostenibile e il solo utilizzo di forme di energia rinnovabili," ha spiegato Piccard.

Il Programma di trasferimento tecnologico (TTP) dell’ESA sta fornendo il supporto tecnologico mentre il Politecnico Federale di Losanna (EPFL) è il ‘consulente scientifico ufficiale’ del progetto.

"La fonte primaria di energia dei nostri satelliti è il Sole, come per l’aereo di Piccard'," ha dichiarato Pierre Brisson, Capo dell'Ufficio TTP dell’ESA. "Abbiamo sviluppato alcuni dei pannelli solari migliori al mondo e migliorato i sistemi di stoccaggio e gestione dell’energia, tutte tecnologie chiave a bordo del nostro veicolo spaziale. Saranno un buon punto di partenza per l’iniziativa di Piccard.”

L’istituto EPFL ha da poco ultimato uno studio di fattibilità per il progetto, analizzando le tecnologie esistenti. Yves Perriard, direttore del laboratorio per gli attuatori integrati presso l’EPFL e uno degli scienziati di punta dello studio lo ha confermato: "Sappiamo che è possibile creare una struttura completamente alimentata dal Sole."

L’EPFL è stata una scelta ovvia per questo studio. L’istituto ha infatti condotto la ricerca termodinamica per l’impresa del volo in pallone aerostatico riuscita a Piccard e Jones nel 1999 ed è il consulente scientifico ufficiale di Alinghi, il team di vela svizzero, attuale detentore della Coppa America.

Energia solare al 100% per un volo non-stop a 10 km di altitudine

Solar Impulse aircraft

Solar Impulse, l’aereo a energia solare, deve rimanere sopra le nubi per catturare tutta la luce del sole disponibile, a un’altitudine di 10000 - 11000 metri, dove la temperatura si aggira intorno ai –55 ˚C.

La sua cabina di pilotaggio potrebbe dover essere pressurizzata per missioni molto lunghe mentre la sua struttura richiederà l’impiego delle tecnologie più recenti per i materiali ultraleggeri. La sfida più significativa sarà la realizzazione di questo enorme velivolo con una struttura molto leggera, in grado di trasportare un numero di batterie sufficiente a consentire il volo notturno. Anche i requisiti elettrici pongono una sfida tecnica fondamentale: come immagazzinare abbastanza energia solare durante il giorno per proseguire il volo durante la notte.

Bertrand Piccard and Brian Jones in Geneva after balloon voyage
Piccard e Jones

Perriard spiega che: "E’ una vera e propria guerra contro tutte le perdite del sistema di alimentazione, dai pannelli solari ai motori."

Secondo lo studio EPFL le attuali batterie al litio disponibili sul mercato fornisco poco meno di 200 watt/ora per chilogrammo (Wh/kg), una quantità di energia sufficiente ad alimentare un aero monoposto, mentre una soluzione con due piloti richiederebbe una capacità di almeno 300 Wh/kg.

Solar Impulse aircraft over mountains
Solar Impulse aircraft

Il programma prevede la progettazione e la costruzione del primo aereo prototipo nel 2004-2005, mentre per i test di volo iniziali si dovrà attendere il 2006. La fase successiva, l’effettuazione di voli notturni, partendo da una durata di almeno 36 ore compresa una notte intera, è stimata per il 2007. Poi, la lunghezza dei voli andrà incrementando. . Saranno necessarie soluzioni innovative per lo stoccaggio del cibo e dell’acqua necessari, riducendo nel contempo al minimo il peso: tutti problemi familiari agli ingegneri dell’ESA che progettano le missioni spaziali.

A quando il volo non-stop intorno al mondo di Solar Impulse? “È previsto che attraverserà l’Atlantico nel 2008 e volerà intorno al mondo a tappe nel 2009.” dichiara André Borschberg, “Arrivare puntuali a questo appuntamento dipende comunque molto dalla rapidità con la quale avremo a disposizione batterie a densità energetica superiore…ma sicuramente non prima del 2009.”

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