Прощай нефть – наступила эра солнечной энергии
Сегодня впервые в истории авиации в кругосветный полет отправился самолет на солнечных батареях: с аэропорта в Абу-Даби взлетел Solar Impulse 2, пилотируемый его создателями - Бертраном Пикаром и Андре Боршбергом. За пять месяцев лайнер преодолеет расстояние в 35 тысяч километров.
Летом 2010 года впервые в истории авиации пилотируемый самолет на солнечных батареях Solar Impulse совершил беспосадочный полет длительностью более суток. А поднялся полуторатонный аппарат в воздух благодаря энергии, вырабатываемой 12 тысячами солнечных элементов, установленных па крыле длиной более 64 метров (почти как у Airbus А340). Solar Impulse создала одноименная швейцарская компания под чутким руководством ее основателей - Бертрана Пикара и Андре Боршберга. Первый полет стал лишь стартовой частью программы Solar Impulse, реализуемой при поддержке Швейцарского федерального технологического института в Лозанне и группы инвесторов во главе с немецким Deutsche Bank.
После этого солнечный лайнер совершил ряд полетов, побив почти все мировые рекорды из области полетов на солнечной энергии. Вместе с тем, в процессе испытаний выявились недостатки конструкции самолета. Проведенный анализ показал, что Solar Impulse не сможет выдержать всех трудностей кругосветного перелета (а именно к этому изначально стремились создатели лайнера), и его место вскоре заняла усовершенствованная, нынешняя, версия - Solar Impulse 2.
В новом самолете использованы уникальные технологии, разработанные специально для солнечного самолета. Это, в частности, более энергоемкие аккумуляторные батареи на основе аммиачно-щелочного электролита, а также нанотехнологии и углеродистые волокна, которые позволили сделать конструкцию самолета легкой и одновременно - более прочной.
Размах крыльев Solar Impulse 2 составляет 72 метра (больше, чем у пассажирского Boeing 747), при этом вес приблизительно как у автомобиля среднего класса. Крылья и верхняя часть фюзеляжа летательного аппарата покрыты более чем 17 тысяч монокристаллических кремниевых солнечных батарей, толщина которых всего 135 микрон. Вырабатываемая ими энергия и приводит в действие четыре электродвигателя лайнера.
Предполагается, что за пять предстоящих месяцев полета Solar Impulse 2 проведет в воздухе в общей сложности 25 полных суток, совершив посадку на 12 аэродромах планеты. Согласно плану, кругосветный перелет будет состоять из коротких перелетов с остановками в городах Мускат, Оман, Ахмадабад и Варанаси, Индия, Мандалай, Мьянма, Чунцин и Наньцзин, Китай. После этого самолет пересечет Тихий океан, сделав остановку на Гавайях, и достигнет Североамериканского континента. В Америке самолет совершит посадку в Фениксе и в Нью-Йорке, а затем начнет пересечение Атлантического океана, что станет самым дальним участком кругосветного перелета. Путешествие завершится в Абу-Даби с остановкой в одном из городов на юге Европы или Северной Африки.
За это время Solar Impulse 2 преодолеет расстояние около 35 тысяч километров, двигаясь на скорости от 60 до 100 км/час. Теоретически самолет может находиться в воздухе круглосуточно: излишки солнечной энергии, полученной за день, накапливаются в системе конденсаторов. Это позволяет продолжать движение ночью, когда батареи не работают.
Solar Impulse 2 является не первым самолетом, летающим за счет солнечной энергии. Пионером в этой отрасли стал Sunrise I, совершивший свой первый полет на военной базе в Калифорнии. Размах его крыльев достигал 9,75 м, а вес был 12 кг. Первым пилотируемым летательным аппаратом стал запущенный 29 апреля 1979 года Solar Riser, с тех пор эта область авиации стала активно развиваться. В 1981 году пилотируемый самолет на солнечной энергии Solar Challenger совершил перелет из Парижа в Великобританию. Это был первый полет на довольно большую дистанцию: самолет в течение 5 часов 23 минут преодолел 262 км. Длина его составляла 8,8 м, размах крыльев - 14,3 м, а максимальная скорость достигала 64 км/час.
Новым словом в солнечной авиаотрасли стал беспилотник Helios (или, как его еще называют, NASA Pathfinder), созданный компанией AeroVironment по заказу NASA. В 2001 году самолет установил абсолютный рекорд по высоте подъема среди крылатых летательных аппаратов без реактивных двигателей, поднявшись на 29,5 км. Размах крыльев этого аппарата достигал примерно 75 м, а масса составляла 700 кг. В течение дня NASA Pathfinder накапливал достаточно энергии, чтобы летать всю ночь. Двумя годами позже он попал в зону турбулентности и пропал где-то в Тихом океане.
В 2005 году небольшой беспилотник с размахом крыла около 5 метров Алана Коккони и его компании AC Propulsion впервые успешно осуществил полет длительностью более 48 часов. За счет энергии, накопленной в дневное время, летательный аппарат был способен и на ночной полет.
Однако реальным конкурентом Solar Impulse является на сегодня лишь британский беспилотник на солнечных батареях Zephyr от компании QinetiQ (хотя Solar Impulse - пилотируемый самолет, тогда как Zephyr беспилотный). В 2008-м Zephyr установил рекорд по длительности непрерывного полета, продержавшись в воздухе 82 часа 37 минуты. Вес Zephyr составил примерно 30 кг, размах крыльев -18 м, а высота подъема - более 18 км над уровнем моря. Крылья Zephyr были покрыты фотоэлектрическими элементами, и за световой день он накапливал заряд, позволяющий ему летать ночью.
Во время двухнедельного непрерывного испытательного полета, состоявшегося еще в июле 2010 года, новая версия этого самолета - Zephyr HA-LE UAV (High-Altitude Long-Endurance Unmanned Aerial Vehicle), побила сразу три мировых рекорда: по высоте, дальности автономного полета среди аппаратов его класса, а также по продолжительности полета (336 часов, 22 минуты и 8 секунд).
Сейчас работа с этим летательным аппаратом ведется уже в рамках программы High Altitude Pseudo-Satellite (HAPS) компании Airbus, соответственно, название беспилотника - Airbus Zephyr. После модернизации он весит всего 34 килограмма при размахе крыльев 18 метров.
Осенью прошлого года летательный аппарат установил новые рекорды. Во время полета в Объединенных Арабских Эмиратах, который длился 23 часа и 47 минут, Zephyr поднялся на рекордную высоту в 18805 метров.
Подготовкой и проведением полета занималась команда инженеров из Института передовой науки и технологий ОАЭ (Emirates Institution for Advanced Science and Technology, EIAST), который является партнером компании Airbus Defence & Space в реализации программы HAPS.
Полет в Дубаи показал возможность проведения полетов аппарата Zephyr в районах с самым интенсивным воздушным движением в мире. Специалисты говорят, что его способность летать в течение длительного времени практически в стратосфере соотносима с возможностями атмосферных спутников - летательных аппаратов, способных выполнять большую часть задач, возлагаемых на космические искусственные спутники Земли.
Уже сейчас Zephyr можно использовать для проведения тепловой съемки, высококачественной аэросъемки, экологического контроля, поддержки работы аварийных и спасательных служб, создания временных коммуникационных и навигационных систем. Для демонстрации возможностей во время последнего испытательного полета Zephyr был оснащен Full-HD камерой, способной делать оптическое увеличение в 30 раз и обеспечивающей разрешение в 10 сантиметров на точку с максимальной высоты полета. Программа HAPS развивается, в ее рамках планируется создать новое поколение самолетов на солнечной энергии.
Но, какие бы рекорды ни устанавливал Airbus Zephyr, первым пилотируемым солнечным самолетом, который облетит земной шар, станет, очевидно, все же Solar Impulse 2. По словам Бертрана Пикара, что вне зависимости от того чем закончится стартовавшее сегодня путешествие, мир увидит, что экологически чистые технологии и возобновляемые источники энергии уже позволяют достигнуть того, что раньше считалось невозможным. Постепенно солнечные самолеты заменят летательные аппараты на традиционном топливе. "Мы хотим, чтобы правительства, руководители различных организаций и особенно молодые специалисты увидели, что все технологии, воплощенные в Solar Impulse 2, скоро станут частью нашей привычной жизни. Только за счет использования возобновляемых источников энергии и других чистых технологий человечество сможет спасти природные ресурсы планеты", - говорит Пикар.