Ingineria neştiută a avionului din Elveţia care a făcut înconjurul lumii fără o picătură de combustibil

Istoria recentă a omenirii cunoaşte o realizare care aproape că a fost dată uitării, dar a necesitat cincisprezece de ani de eforturi până a fi implementată. E istoria unei călătorii cu totul unice în jurul lumii, concepută în Elveţia, cu un avion care nu a consumat nicio picătură de combustibil fosil pentru a realiza circumnavigaţia sa. Dar toată istoria n-a fost deloc simplă, ajungând să dureze mai mult de un an, în loc de câteva luni, cât se planifica iniţial.

Totul a început în 1999, când psihiatrul şi exploratorul Bertrand Piccard a făcut o călătorie cu un balon, iar urmărirea constantă a nivelului de combustibil, în timp ce se alfa în aer, l-a făcut să se simtă într-o continuă presiune. Şi-a zis atunci că va căuta soluţiile tehnice pentru a reuşi să realizeze o călătorie în jurul lumii cu un aparat de zbor căruia nu i s-ar termina niciodată combustibilul, fiind autosuficient.

Ca ideea sa să poată avea măcar o şansă, unica soluţie ce merita explorată era energia solară. Piccad a mers la mai mulţi ingineri aeronautici, vrând să-i implice în proiectul său, dar de fiecare dată a auzit că o asemenea idee nu e fezabilă, fiind iraţională şi aproape imposibilă. A mers apoi la Institutul Federal de Tehnologie din Elveţia, unde l-a găsit pe Andre Boschberg, un inginer şi un pilot cu un spirit aventurier, care i-a acceptat provocarea. Împreună au făcut echipă şi au început a căuta soluţii tehnologice.

Foto: Bertrand Piccard şi Andre Borschberg

Au urmat ani de contactare a tot felul de companii, din diferite industrii, care i-ar fi putut ajuta cu ingineria componentelor pentru proiectul lor. Ajunseseră la concluzia că dacă vor construi un avion ultra uşor, care să aibă şi capacitate de stocare a energiei la bord, ideea ar putea fi realizată. Aşa că un mare accent s-a pus pe căutarea de materiale inovative, ultra uşoare. Aşa au decis să folosească fibra de carbon pentru structura aripilor şi un material ultra subţire pentru acoperirea lor, iar deasupra aripilor trebuiau să se pună şi panourile fotovoltaice, sub forma unor pelicule care să se plieze pe forma aerodinamică a aripilor. Multe din companii au acceptat provocarea de a se implica tocmai pentru a studia aceste materiale absolut noi, care ar fi putut deschide căi noi de dezvoltare în industriile lor. Şi de fapt, au şi făcut-o.

Către anul 2009, era gata şi primul avion mai mică, de test, un prototip, în esenţă. Acesta a fost botezat Solar Impulse 1. Avionul a reuşit să stea în aer 26 de ore, dintre care 9 ore au fost pe timp de noapte, demonstrând viabilitatea conceptului. Aşa că a urmat construcţia avionului principal cu care avea să se realizeze circumnavigaţia, Solar Impulse 2.

Foto: Prototipul Solar Impulse 1

Avionul final a fost arătat lumii în anul 2014, la 9 aprilie, şi era mult mai mare decât prototipul, având anvergura aripilor la 72 metri, mai mult decât un Boeing 747. Aripile aveau un schelet format din 140 de fâşii de fibre de carbon, acoperite cu un material uşor de doar 25 g/m2, iar deasupra se puseseră şi panourile fotovoltaice. Deşi era atât de lat, greutatea totală a avionului Solar Impulse 2 era de doar 2.3 tone, fiind astfel un avion ultra uşor în comparaţie cu dimensiunile sale.

Foto: Avionul Solar Impulse 2

Avionul a fost echipat cu 4 motoare electrice, cu o putere de 217 CP fiecare. La bord au fost montate şi 4 seturi de baterii, a câte 38.5 kWh fiecare, deci 154 kWh în total. Toate seturile împreună cântăreau pe atunci 633 kg, cam o pătrime din greutatea totală a avionului. Aveau şi o
densitate energetică de 260 Wh/kg, comparabilă cu cele mai performante maşini electrice din zilele noastre, dar o raritate pe atunci. Stocarea energiei în ele făcea posibil zborul şi pe timp de noapte.

Însă avionul putea acomoda doar un singur om, pilotul. Scaunul lui a fost echipat în aşa fel încât să aibă şi funcţionalitate de toaletă. Călătoria a fost planificată iniţial ca având 12 segmente, avionul urmând să aterizeze în acele locuri, după care să-ţi continue mai departe călătoria, iar piloţii urmau să se schimbe între ei. Marea problemă era ca un singur om să reziste un zbor îndelungat peste ocean, de exemplu. Iar pentru asta, avionul a fost echipat cu un sistem rudimentar de auto pilot, care putea asigura înaintarea avionului doar pentru 20 minute. Respectiv, pilotul putea dormi doar în reprize câte 20 minute.

Aceste limitări de autopilot sunt şi mai importante, întrucât viteza de zbor a lui Solar Impulse 2 era una incredibil de mică. Pentru că era atât de uşor, avionul putea decola la 36 km/h, însă viteza maximă era de doar 140 km/h. Viteza de croazieră, însă, era 90 km/h pe timp de zi şi de 60 km/h pe timp de noapte, pentru a păstra eficienţa maximă. Mai mult ca atât, cabina nu era presurizată şi era doar izolată termic cu nişte materiale inovative. Lipsa presurizării impunea piloţii să zboare constant cu mască de oxigen, întrucât şi altitudinea ziua era de circa 9,000 metri, iar noaptea se cobora la 1,500 metri.

La 9 martie 2015, Solar Impulse 2 a decolat din Abu Dhabi în călătoria sa în jurul lumii. Se planifica revenirea în Abu Dhabi către luna august a aceluiaşi an, luând în considerare toate condiţiile meteo imprevizibile. Iar din cauza greutăţii sale foarte mici, avionul era susceptibil de a fi destabilizat de cele mai mici vânturi, de asta echipa trebuia să aştepte condiţii meteo bune pentru a decola în fiecare nou segment.

Numărul de segmente reale a fost mai mare, însă. După o aterizare neplanificată în Japonia, a armat cel mai lung segment, peste Oceanul Pacific, spre Hawaii, care a durat 117 ore şi 52 minute neîntrerupte peste ocean, timp în care s-a parcurs 8,924 km. În timpul acestui zbor, bateriile s-au supraîncălzit, dar avionul a reuşit să aterizeze cu bine la destinaţie. Însă a fost nevoie de înlocuirea bateriilor, împreună cu instalarea unui sistem de răcire, fapt care a durat câteva luni, înainte ca avionul să-şi poată continua drumul. În total, cu toate amânările, călătoria a durat mai mult de 16 luni, aterizarea finală în Abu Dhabi având loc la 26 iulie 2016. S-au parcurs peste 40,000 mii km.

Cei doi au fost istoviţi la sfârşit, însă. Într-atât de mult, încât aceştia au declarat atunci că degrabă avioanele solare nu au şanse de a fi fezabile.

Foto: Imagine de la aterizarea finală în Abu Dhabi, din 26 iulie 2016, a avionului Solar Impulse 2

Totuşi, Piccard şi-a fondat după asta o companie de inginerie în soluţii de eficienţă energetică, iar această călătorie pe care a realizat-o îi serveşte atât lui la CV-ul său, cât şi companiilor care s-au implicat tehnologic, mai multe din acele tehnologii ajungând ulterior într-o formă sau alta în producţie. Până la urmă, a fost primul înconjur al mapamondului cu un avion, care nu a consumat nicio picătură de combustibil, chiar dacă asta a însemnat 16 luni şi o experienţă ce le-a pus dârzenia la încercare!