Солнечный экспресс: Вокруг света – на силе света

Нынешняя затея зародилась в голове сорокасемилетнего Пикара в то время, когда он занимался проектом Breitling Orbiter — воздушным шаром с гелием и горячим воздухом, на котором в 1999 году вместе с другим пилотом, Брайаном Джонсом, совершил первый в мире кругосветный перелет. «Все журналисты тогда говорили, что это последнее приключение в атмосфере, — говорит Пикар. — Но я не из тех, кто согласится с утверждением, что приключения закончились».

Хотя Breitling Orbiter не имел реактивного движителя, он требовал большого количества пропана, для того чтобы шар мог набирать высоту ночью. Пикар задался вопросом: а можно ли осуществить подобный перелет, вообще не сжигая никакого горючего? Он представил себе самолет, который, используя только солнечную энергию, самостоятельно взлетает, набирает высоту и находится в воздухе неограниченное время. Ночью самолет будет лететь, используя энергию, накопленную в бортовых аккумуляторах.

Летательные аппараты на солнечной энергии — не новость. В 1981 году самолет Solar Challenger — изобретение Пола Маккриди — перелетел через пролив Ла-Манш, а в 2001-м беспилотный самолет на солнечных батареях Helios, разработанный NASA, поднялся до высоты 29 500 м. Однако возможность оставаться в воздухе всю ночь — беспрецедентное техническое достижение. Будущий самолет должен собирать максимальное количество солнечной энергии, хранить ее в особо емких, легких аккумуляторах, суперэффективно превращать энергию в движущую силу и иметь минимальные аэродинамические потери. Когда все эти задачи будут решены, а компоненты самолета будут собраны вместе, то получится совершенный с инженерной точки зрения летательный аппарат. Даже одежда пилота будет сделана из специального, особо легкого, материала. Когда у Пикара зародилась эта идея, нужных технологий еще не существовало.

Однако это не поколебало его веру в то, что все получится. На авиасалоне в Ле-Бурже в июне этого года Пикар продемонстрировал концепт-макет своего детища Solar Impulse («Солнечный импульс»). Он надеется начать строительство аппарата в 2007 году и провести небольшие пробные полеты в 2008-м. Критическим моментом станет первый ночной полет. Когда этот этап будет пройден, начнется подготовка к более продолжительным полетам. Если все сложится удачно, то к 2010 году «Солнечный импульс» сможет облететь земной шар.

Пикар, отпрыск семьи известных исследователей, влюбился в небо и полеты в возрасте 16 лет, когда увлекся дельтапланеризмом и сверхлегкой авиацией в своей родной Швейцарии. В 1985 году Пикар стал чемпионом Европы по аэробатике на дельтаплане, а одно время ему принадлежал рекорд максимально достигнутой высоты на дельтаплане. В 1992 году его пригласили принять участие в первых трансатлантических соревнованиях на воздушных шарах. Пикар и его партнер-пилот победили, создав, таким образом, основу для будущего кругосветного проекта Breitling Orbiter.

Напряженный ритм жизни Пикара, который совмещал основную работу психиатра и психотерапевта с гонками на воздушных шарах, заставил отложить идею о солнечном самолете в дальний ящик на несколько лет. Но в 2003 году он смог закончить научное обоснование проекта, которое проводилось под патронажем швейцарской Федеральной политехнической высшей школы Лозанны, Ecole Polytechnique Federal De Lausanne — EPFL (швейцарский вариант МГТУ имени Баумана. — Редакция «ПМ»). В результате получился двухмоторный одноместный самолет с размахом крыла 80 м, как у Airbus А380, только массой в 300 раз меньше — всего две тонны, как автомобиль среднего размера. Окрестив будущий самолет «Солнечным импульсом», Пикар начал создавать международное объединение спонсоров, консультантов и ветеранов разработок в этой области, включающее Dassault Aviation, Европейское Космическое Агентство, EPFL. Консультанты помогали проводить термодинамические исследования проекта Breitling Orbiter. Пикар уже собрал четвертую часть необходимой для проекта суммы (40 млн. евро) и в 2007 году планирует силами 120 человек начать строительство, которое продлится полтора года.

После нескольких поправок концепция «Солнечного импульса» приобрела нынешний вид — стрекозоподобные обтекаемые формы с низко расположенной кабиной — для того, чтобы избежать срывов воздушного потока с крыла. «Изначально конструкция аппарата предполагала расположение кабины в носовой части фюзеляжа, как у мотопланера, — говорит Пикар. — Но с точки зрения аэродинамики такая компоновка была не очень удачной. В этом самолете все должно быть оптимизировано на 100 процентов — энергетическая цепочка, аэродинамика, проработка конструкции».

Вопрос, достижима ли мечта Пикара при существующих технологиях, остается открытым. Однако Пол Маккриди, ветеран и авторитет солнечного авиастроения, убежден, что Пикар должен попробовать. «Это будет нелегко, — говорит Пол, — однако я уверен, что у Пикара достаточно мозгов, чтобы сделать это». С того момента как Пикар набросал свой первый эскиз, единственное, что осталось в проекте неизменным, это солнце. В яркий день солнце несет большое количество энергии — в полдень в тропиках с одного квадратного метра площади теоретически можно получить 1,3 л.с. Но даже самые современные солнечные элементы имеют КПД 20−30%. Для того чтобы получить энергию, достаточную для работы двух электродвигателей по 20 л.с. каждый, огромные крылья «Солнечного импульса» будут покрыты солнечными панелями из монокристаллов кремния общей площадью 250м2 — то есть размером с теннисный корт. Для использования лучистой энергии, отраженной от поверхности Земли, и лучей солнца, падающих под небольшим углом при восходе и закате, нижняя поверхность самолета будет покрыта особыми солнечными элементами. Эти так называемые элементы Гретцеля, разработанные в Швейцарии, содержат двуокись титана и органические красители и располагаются внутри тонкой и гибкой полимерной пленки. «По сравнению с кремниевыми элементами они лучше работают при непрямом освещении», — утверждает Йан-Андерс Мансон, руководитель лаборатории полимерных и композиционных технологий EPFL.