Solar Impulse pourrait se transformer en drone stratosphérique

Google a acheté Titan Aerospace en 2014 pour développer des drones solaires. Mais le prototype a été détruit dans un crash au Nouveau Mexique en mai dernier. Keystone

Quelle sera la prochaine étape pour Solar Impulse si l’appareil parvient à boucler son tour du monde cette année? L’une des idées est de développer des drones solaires capables de remplacer les satellites et de rejoindre Facebook et Google dans ce domaine expérimental. 

Le pilote de Solar Impulse a récemment évoqué les projets à venir dans un blogLien externe sous le titre «Après l’avion solaire, des drones solaires?». André Borschberg y déclarait: «Imaginez un avion capable de voler pendant des mois à haute altitude! Et bien sûr, par définition, sans pilote. Il pourrait remplacer les satellites ou compléter ce que ceux-ci accomplissent en matière d’observation et de communication». 

Un HAPS est un drone léger équipé de cellules solaires, de batteries et de moteurs à hélice. Il est conçu pour monter à une altitude d’environ 21’000 mètres, soit en dessus de la zone où les conditions météorologiques se font encore sentir, mais bien en-dessous de l’altitude la plus basse (200’000 mètres) où l’on trouve des satellites. 

Un HAPS monte durant la journée en utilisant l’énergie tirée de ses cellules solaires pour alimenter deux petits moteurs électriques. La nuit, il préserve l’énergie des batteries en descendant progressivement jusqu’à atteindre une altitude d’environ 15’000 mètres au matin. En principe, l’appareil pourrait ainsi rester en vol durant des mois. 

Mais pour l’heure, le record est détenu par le Zephyr 7 d’Airbus, qui a volé sans interruption pendant deux semaines en juillet 2010.

Ce n’est pas seulement un rêve. L’équipe d’ingénieurs, de dessinateurs et de partenaires qui ont créé l’avion solaire Solar Impulse 2 (Si2) mènent une étude de faisabilité pour élaborer des drones solaires appelés aussi pseudo-satellites à haute altitude (HAPS).

Les drones solaires, aussi appelés pseudo-satellites à haute altitude (HAPS), pourraient faire le travail des satellites, mais sans les dangers et les coûts énormes des lancements par fusées. Construire et lancer des satellites peut se chiffrer en dizaines de millions de dollars.

«Nous en sommes presque à l’étape du pré-design, a indiqué André Borschberg à swissinfo.ch. Nous allons passer d’un projet d’exploration à un projet industriel.» 

Son idée est de construire un appareil sans pilote plus petit, plus léger et plus efficace avec une envergure de 30 à 50 mètres et une charge utile de seulement 50 kilos, alors que le Si2 a une envergure de 72 mètres et une charge utile de 250 à 300 kilos. Il espère que ces appareils contrôlés depuis le sol pourront voler jusqu’à six mois sans interruption à une altitude d’environ 20’000 mètres, dans la zone calme de la stratosphère, en dessus des vols commerciaux et des orages. Lors de chaque nouveau vol, l’équipement serait remplacé, mis à jour et adapté en fonction des besoins de la mission.

«Ce sera beaucoup plus facile pour nous de descendre en taille et de faire quelque chose de plus léger que de monter en taille pour ceux qui fabriquent déjà de petits modèles», dit encore André Borschberg. L’avion et les ailes devront néanmoins être redessinés, étant donné que dans la stratosphère, il y a beaucoup moins d’air pour profiter de courants ascendants et qu’il faudra beaucoup plus de puissance et d’énergie pour rester en vol. 

Surveiller la planète 

Le pilote de 63 ans, qui a récemment participé au Sommet de Paris sur le climat (COP21) en compagnie du co-fondateur de Solar Impulse Bertrand Piccard, indique que le but est de mettre l’accent sur la surveillance de l’environnement. 

«Il y a un besoin croissant d’observer la Terre depuis le ciel, dit-il. Le climat change et les modèles sont différents année après année. Il est toujours plus important d’être capable de surveiller et de réagir rapidement. Je suis sûr qu’en observant depuis le ciel, nous pouvons améliorer l’utilisation du sol et la qualité de l’agriculture, ainsi que nos connaissances sur les océans et les forêts.» 

Les satellites font certes déjà ce genre de travail, mais ils sont limités, car leur orbite et fixée trop haut pour ce travail d’observation et ils n’offrent aucune flexibilité. «Mais ça va être dur, avertit le pilote. Les drones solaires ne vont pas voler d’ici à 12 mois, mais j’espère d’ici 3 à 5 ans.» 

Voler en réseaux 

Solar Impulse ne sera pas seul dans le domaine des drones stratosphériques, qui en sont encore à leurs balbutiements. FacebookLien externe a annoncé l’été dernier vouloir procéder à des vols d’essai d’un drone solaire à la fin 2015. L’appareil, baptisé Aquila 1, est destiné à améliorer l’accès à Internet dans des régions reculées du monde. Mais au moment de la rédaction de cet article, aucun vol d’essai n’avait été confirmé. 

Les ingénieurs de Facebook indiquent avoir conçu un drone en forme de boomerang avec une envergure de 40 mètres et un poids d’environ 450 kilos. Leur but est de créer une flotte de drones qui puisse voler jusqu’à trois mois à de hautes altitudes et utiliser des lasers pour transmettre des signaux Internet vers des stations au sol via ce réseau en vol. 

Le géant technologique Google, qui vise le même but que Facebook, a aussi procédé à des expériences avec des ballons de haute altitudeLien externe, ainsi que des drones et des satellites. En 2014, Google a acheté Titan AerospaceLien externe pour construire un drone de haute altitude à énergie solaire, afin de battre son rival. Mais en mai dernier, Google a subi un revers lorsque le prototype sans pilote Solara 50 a été détruit dans un crash peu après le décollage, lors d’un test au Nouveau-Mexique. 

L’armée américaine et Airbus Defense & Space sont aussi actifs depuis des années dans les systèmes aériens sans pilote utilisant des sources d’énergie alternatives pour la surveillance à haute altitude. Airbus travaille sur le Zephyr Z8Lien externe, un drone à énergie solaire utilisant une technologie similaire à celle de Solar Impulse, qui peut voler jusqu’à trois mois à des altitudes de 21’000 mètres. Il mesure 23 mètres d’envergure et ne pèse que 53 kilos. 

André Borschberg indique avoir été en contact avec Facebook et Google, qui est l’un de ses sponsors. «Je connais tous ces gens, et si nous pouvons travailler ensemble, nous le ferons. Mais je crois que nous sommes dans une très bonne position pour développer quelque chose de très intéressant depuis la Suisse, qui est très bonne pour développer des technologies et des idées, ainsi que pour réaliser des systèmes et des composants de haute valeur.» 

«Réel potentiel» 

Selon Fathi DerderLien externe, député du Parti libéral-radical (PLR / droite), il existe un «réel potentiel pour que la Suisse devienne leader dans ce domaine». Mais il reste des obstacles en matière de réglementation. Il a donc récemment déposé une question au Parlement, où il demande en particulier que l’Office fédéral de l’aviation civile réglemente l’espace aérien civil de manière à assurer un environnement favorable aux entreprises actives dans ce domaine. 

Le député est d’avis que les médias ont tendance à mettre fortement l’accent sur Solar Impulse, alors qu’il existe en Suisse beaucoup d’autres entreprises actives dans des projets similaires – solaire, drones et HAPS – et qui sont «plus avancées mais moins visibles». 

L’une d’entre elles est SolarStratosLien externe, dirigée par l’aventurier suisse Raphaäl Domjan, qui a fait le tour du monde en 2010-2012 sur PlanetSolar, un bateau à énergie solaire. Il travaille actuellement avec des investisseurs privés, les cantons de Neuchâtel et de Vaud et le Centre suisse d’électronique et de microtechnique, afin de développer de petits avions solaires capables de voler dans la stratosphère. 

Son équipe cherche aussi à développer un réseau de drones stratosphériques pour proposer des services de communication en Suisse. De premiers essais auront lieu cette année. 

OpenStatosphereLien externe, start-up basée à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, espère également développer une flotte de drones. «A l’avenir, chaque nation voudra exploiter son propre système de drone dans son espace aérien. Chaque nation voudra contrôler quels services sont fournis et qui les fournit. Je ne pense pas que des pays permettront à Facebook et à Google de fournir une couverture mondiale avec des drones», déclare le fondateur de la start-up Simon Johnson. 

Ce dernier croit que la vitesse du développement sera déterminée par l’évolution des batteries et la disponibilité des licences de vol, qui détermineront où les autorités permettront de voler. «Mais les HAPS feront au satellite ce que la télévision a fait à la radio», prédit-il.

Poursuite du tour du monde 

Solar Impulse va reprendre son tour du monde le 20 avril depuis Hawaï, a déclaré son pilote André Borschberg dans l’édition du 22 décembre du quotidien vaudois 24heures. C’est une période idéale, avec des journées longues et des nuits courtes, a-t-il expliqué. 

Il a encore indiqué que les batteries de l’appareil avaient été changées et l’isolation améliorée. Le 15 juillet, l’équipe avait interrompu le tour du monde suite à une surchauffe des batteries entre le Japon et les îles Hawaï. 

L’avion solaire avait décollé d’Abu Dhabi, capitale des Emirats arabes unis, le 9 mars 2015. Il avait ensuite fait escale à Oman, en Birmanie et en Chine. Puis, il avait fait un arrêt imprévu au Japon à cause d’une aile endommagée, avant de rejoindre les îles Hawaï. 

Durant ce périple, Solare Impulse a parcouru 8200 kilomètres. Le record de vol non-stop en solitaire a par ailleurs été battu (118 heures). 

André Borschberg a encore indiqué que tout était ouvert en matière d’itinéraire de retour. La route pourrait passer par Vancouver, San Francisco, Los Angeles ou Phoenix avant une halte à New York, pour rejoindre ensuite la Grande-Bretagne, la France, l’Espagne ou le Maroc. 

Les ailes de Solar Impulse 2, qui sont plus larges que celles d’un Boeing 747, sont équipées de 17’000 cellules solaires qui font tourner des hélices et chargent des batteries destinées à fournir de l’énergie pour la nuit. L’appareil pèse un peu plus qu’une voiture familiale. Il peut voler à environ 9000 mètres d’altitude à une vitesse de 28 miles par heure.

(Traduction de l’anglais: Olivier Pauchard)