Solar Impulse può trasformarsi in drone stratosferico

Google ha acquistato nel 2014 Titan Aerospace per sviluppare droni solari. Un suo prototipo si è però schiantato l'anno scorso nel New Messico. Keystone

Quale futuro per Solar Impulse, dopo che il velivolo avrà completato il suo giro del mondo l'anno prossimo? Un'idea è quella di sviluppare droni solari per sostituire i satelliti, un campo sperimentale che interessa anche Facebook e Google. 

“Dopo l’aereo solare, droni solari?”, a menzionare questa possibilità è stato André Borschberg, uno dei due piloti di Solar ImpulseCollegamento esterno, in un recente post sul suo blog. “Pensate a un aereo in grado di volare per mesi ad alta quota! E naturalmente, senza pilota. Simile ai droni, questo velivolo potrebbero sostituire i satelliti o completare le loro attività di osservazione e comunicazione”. 

HAP 

Droni solari, i cosiddetti pseudo-satelliti ad alta quota (HAP), potrebbero svolgere il lavoro dei satelliti senza pericoli e senza costose rampe di lancio. Il costo di costruzione e di lancio di un satellite raggiunge di regola decine di milioni di dollari. 

Un HAP è un drone leggero dotato di celle solari, batterie e motore a elica. Viene posizionato ad un’altitudine di circa 21 km, ossia al di sopra dei temporali, ma molto al di sotto dei satelliti, che ruotano generalmente a 200 chilometri di distanza dalla Terra. 

Durante il giorno questo drone sale grazie all’energia proveniente dalle sue celle solari, mentre di notte scende gradualmente fino a circa 15 km di altitudine. In linea di principio, un HAP può rimanere operativo per diversi mesi. 

Airbus Zephyr 7 detiene il record mondiale della durata di volo, essendo rimasto in aria per due settimane nel mese di luglio del 2010.

Non si tratta di un sogno irrealizzabile. Il team di ingegneri, progettisti e partner che ha creato Solar Impulse 2 (Si2), il velivolo solare che vuole compiere il giro del mondo, sta portando avanti uno studio di fattibilità per sviluppare droni solari, i cosiddetti pseudo-satelliti ad alta quota (HAP). “Siamo quasi in fase di progettazione”, indica Borschberg a swissinfo.ch. “Passeremo da un progetto di esplorazione ad un progetto industriale”. 

La sua idea è quella di costruire un velivolo senza pilota, più piccolo, più leggero e più efficiente rispetto a Si2, con un’apertura alare di 30-50 metri e un carico utile di soltanto 50 kg [il Si2 ha un’apertura alare di 72 metri e un carico utile di 250-300 kg]. Verrebbe controllato da terra e potrebbe volare ininterrottamente fino a sei mesi nella stratosfera, a circa 20’000 metri di distanza dalla Terra, in una fascia sicura al di sopra degli aerei di linea e dei temporali. Ad ogni nuovo volo, le apparecchiature sarebbero sostituite, migliorate e adattate alle esigenze della nuova missione. 

“Sarà molto più facile per noi ridimensionare il nostro velivolo, facendo qualcosa di più leggero, rispetto ad altri che costruiscono modelli leggeri e poi tentano di aumentare le dimensioni”, ritiene Borschberg. 

L’aereo e le ali dovranno comunque essere ridisegnate. Dato che nella stratosfera non vi sono quasi correnti d’aria utilizzabili come ascensori, per mantenere il drone ad una certa quota sarà necessario aumentare la potenza e l’energia. 

Il pilota 61enne, che recentemente ha partecipato con il cofondatore di Solar Impulse Bertrand Piccard alla CO21, la Conferenza delle Nazioni Unite sul clima tenuta a Parigi, si dice interessato a sviluppare un drone da impiegare per il monitoraggio ambientale. 

“Vi è una crescente necessità di osservare la Terra dal cielo”, spiega. “Il clima sta cambiando e gli schemi sono diversi anno dopo anno. È sempre più importante essere in grado di monitorare e reagire rapidamente. Sono sicuro che, grazie alle osservazioni dall’alto, possiamo migliorare l’uso del territorio e la qualità dell’agricoltura, così come la nostra conoscenza degli oceani e delle foreste”. 

Un compito che viene già assunto da alcuni satelliti. Però, secondo Borschberg, solo in modo limitato: i satelliti si muovono su orbite fisse, si trovano troppo in alto per il lavoro di osservazione e non offrono flessibilità. 

“Sarà dura”, rileva il pilota svizzero. “I droni solari non voleranno tra 12 mesi. Sperò però che entro 3 – 5 anni ve ne saranno già sopra le nostre teste”. 

Reti volanti 

Il progetto di Solar Impulse non è l’unico nel campo dei droni stratosferici. Questa estate, FacebookCollegamento esterno ha annunciato di voler iniziare test di volo entro la fine dell’anno per un drone a energia solare, noto come Aquila 1. Servirà a fornire connettività Internet a parti remote del mondo. 

Solar Impulse 

Il velivolo solare svizzero riprenderà il volo il prossimo 20 aprile dalle Hawaii per proseguire il suo giro del mondo, ha annunciato recentemente il pilota svizzero André Borschberg al quotidiano 24heures. Si tratta di un periodo ideale in questa regione del globo, con giornate lunghe e notti brevi. 

Borschberg ha indicato che le batterie dell’aereo erano state cambiate e l’isolamento è stato migliorato. Il velivolo ha sospeso il suo viaggio il 15 luglio scorso, dopo che le batterie si erano surriscaldate durante la tappa tra il Giappone e le Hawaii. 

Solare Impuls era decollato il 9 marzo 2015 da Abu Dhabi, negli Emirati Arabi Uniti. Da qui ha fatto tappa in Oman, Birmania e Cina. È stato poi costretto a fare una sosta imprevista di quasi un mese in Giappone, dopo che un’ala era stata danneggiata da forti venti. Il velivolo ha coperto finora 8’200 km. 

Secondo Borschberg, il tragitto previsto per il viaggio di ritorno rimane ancora flessibile. Solar Impulse potrebbe fare tappa a Vancouver, San Francisco, Los Angeles o Phoenix prima di fermarsi a New York. Da lì il viaggio dovrebbe proseguire vero la Gran Bretagna, la Francia, la Spagna o il Marocco. 

Le ali di Solar Impulse 2, che sono più ampie di quelle di un Boeing 747, sono dotate di 17’000 celle solari che ricaricano le batterie e fanno girare il motore. Di notte viaggia grazie all’energia immagazzinata durante il giorno. Può volare ad una quota di circa 9’000 metri e a una velocità media di 28 miglia all’ora. 

Gli ingegneri di Facebook hanno fatto sapere di aver progettato un drone a forma di boomerang, con un’apertura alare di 40 metri e un peso di circa 450 kg. Il loro scopo è quello di costruire una flotta in grado di volare ad alta quota per un massimo di tre mesi. Questa rete volante dovrebbe trasmettere tramite un laser segnali Internet verso le stazioni terrestri. 

Anche Google Collegamento esternosta conducendo esperimenti nella stratosfera con palloncini d’alta quota, così come droni e satelliti. Nel 2014, ha comprato Titan Aerospace per costruire un drone ad alta quota a energia solare per battere il suo rivale. Ma nel maggio di quest’anno il progetto ha subito una battuta d’arresto, dopo che il velivolo senza pilota Solara 50 si è schiantato nel New Mexico poco dopo il decollo. 

L’esercito americano e Airbus Defence and Space stanno lavorando da anni su dei sistemi aerei senza pilota, che utilizzano fonti energetiche alternative, per la sorveglianza da alta quota. Airbus sta sviluppando Zephyr Z8, un drone a energia solare con una tecnologia simile a quella di Solar Impulse, che può volare ad un’altitudine di 21’000 metri per un massimo di tre mesi. Ha un’apertura alare di 23 metri e pesa solo 53 kg. 

Borschberg indica di essere in trattative con Facebook e Google, che è uno dei loro sponsor: “Conosco tutte queste persone e, se possiamo lavorare insieme, lo faremo. Ma penso che siamo in una posizione ideale per sviluppare qualcosa di molto interessante in Svizzera, dove siamo molto bravi a sviluppare tecnologie e idee, come pure a produrre sistemi di alto valore e componenti”. 

Vero potenziale

Secondo Fathi Derder, deputato del Partito liberale radicale, in Svizzera “vi è un vero potenziale per assumere un ruolo leader in questo campo”. 

Ma vi sono degli ostacoli a livello di normative. Derder ha depositato recentemente un’interrogazione parlamentare in tale ambito, sollecitando le autorità, in particolare l’Ufficio federale dell’aviazione civile, a regolare lo spazio aereo civile per garantire un ambiente fertile alle imprese interessate a sviluppare dei droni. 

A detta di Derder, i media tendono a concentrarsi su Solar Impulse, mentre vi sono molti altri progetti interessanti – droni solari e HAP – che si trovano ad uno stadio “più avanzato, ma meno visibile”. 

Uno di questi è SolarStratosCollegamento esterno, guidato dall’avventuriero svizzero Raphaël Domjan, che ha navigato intorno al mondo con la barca a energia solare PlanetSolar nel biennio 2010-2012. Domjan sta lavorando con investitori privati, i cantoni Neuchâtel e Vaud e il Centro svizzero di elettronica e microtecnica per sviluppare piccoli velivoli a energia solare che possono volare nella stratosfera. 

Questo team sta anche cercando di sviluppare una rete di droni stratosferici, destinati a fornire servizi di comunicazione in Svizzera. Le prime prove di volo sono previste l’anno prossimo. 

Anche OpenStratosphere, una giovane start-up con sede presso il Politecnico federale di Losanna (EPFL), intende sviluppare una flotta di droni che forniscono “soluzioni simili a quelle dei satelliti regionali”. 

“In futuro ogni paese disporrà di un proprio sistema di droni stratosferici al di sopra dello spazio aereo nazionale. Ogni paese vuole controllare quali servizi vengono forniti e chi li fornisce. Non credo che i paesi permetteranno a Facebook e Google di fornire una copertura globale tramite i loro droni”, ha dichiarato il fondatore di OpenStratosphere Simon Johnson. 

A suo avviso, la rapidità della messa a punto di questi sistemi sarà determinata dalla capacità di sviluppare delle batterie e dalla disponibilità dei permessi di volo. Ma, per Johnson, è già chiaro che “gli HAP rappresenteranno per i satelliti, quanto la televisione ha rappresentato per la radio”.

Traduzione di Armando Mombelli