Грядущее исчезновение углеводородов, и необходимость перехода на экологически чистые источники энергии, побуждает энтузиастов разрабатывать принципиально новую технику и технологии. Самолет на солнечных батареях стал прекрасным подтверждением перспективности использования альтернативной энергетики. Благодаря необычному дизайну, создается впечатление, что самолет прилетел к нам из будущего.
Эволюция идеи.
Желание использовать солнечные батареи в качестве источника энергии для автономно движущихся устройств возникло давно, но успех реализации напрямую зависел от решения конкретных проблем. В случае с автомобилями все было относительно просто – необходимо было преодолеть чисто функциональные затруднения. Использование солнечной энергии в самолетостроении тормозилось проблемой сохранения аэродинамики летательного аппарата. Развитие технологий производства солнечных батарей позволило изготовлять более легкие, тонкие и гибкие детали.
Первый летальный аппарат появился еще в 1974 году. Создание опытного образца беспилотника фактически ознаменовало начало нового этапа развития самолетостроения. Первые образцы не имели достаточной мощности, но они продемонстрировали перспективы развития этого направления, и уже в начале следующего десятилетия появляется первый пилотируемый самолет на солнечных батареях. Запас хода аппарата приближался к 800 – 900 километрам. Уже тогда среди плюсов нового самолета отмечали длительность перелетов и возможность экономить на топливе.
К сожалению, современный уровень развития технологий еще не позволяет использовать такие самолеты для транспортировки большого количества людей или грузов. Невысокая производительность солнечных батарей также не позволяет создать вертолет на солнечных батареях.
Успех швейцарских разработчиков.
В 2009 году Бертран Пикар презентовал разработку компании SolarImpulse – новый прототип самолета способного совершить кругосветное путешествие. Летательный аппарат имеет четыре двигателя, которые работают на солнечной энергии. Общий вес самолета превысил 1,5 тонны. Цена проекта составила около 160 млн. долларов США, а в разработке аппарата принимали участие около 70 компаний.
Корпус самолета выполнен из полимерного волокна, который используют для изготовления гоночных болидов и космических кораблей. Повысить мощность самолета позволяют огромные крылья общей площадью 400 м кв. и длиной 63,4 м каждое. При таком большом размахе крыл длина корпуса составляет всего 21,85 м. Аппарат способен набирать скорость до 70 км в час и летать на высоте 8,5 км. Днем Соляр Импульс, поднимаясь в верхние слои атмосферы, не только подзаряжал аккумуляторы для ночного перелета, но и использовал энергию на работу двигателей.
Испытание самолета на солнечной энергии происходило во время кругосветного путешествия, которое длилось около 560 часов. Путешествие было разбито на 12 дистанций. Максимальное время в воздухе составило 117 часов и 52 минуты. Презентация преследовала несколько целей. Во-первых, организаторы хотели привлечь внимание общественности к технологиям возобновляемой энергии. Во-вторых, продемонстрировать возможности подобных аппаратов в будущем. Несмотря на то, что размах крыльев граничит с рекордным показателем Airbus 380, Соляр Импульс рассчитан только на одного пилота.
Перспективы и ожидания.
Несмотря на маленькую грузоподъемность и относительно не большую скорость, самолеты на солнечной энергии могут покорить рынок небольших летальных аппаратов. Подобный самолет привлекает внимание не только отсутствием вредных для окружающей среды выхлопов, но и минимальным коэффициентом потери энергии. В то время как обычная турбина теряет порядка 60% энергии в виде тепла, потери электродвигателей находятся в пределах 3%. В будущем возможно создание шатлов, которые будут заниматься доставкой грузов с Земли на космические станции. Успех подобных проектов будет зависеть так же от скорости развития технологии накопления и преобразования солнечной энергии. Изобретение новых сверхпрочных материалов и конструкций может повысить грузоподъемность подобных аппаратов и сделать их использование рентабельным.