Un incidente aereo che conferma un primato e consolida una tecnologia: un drone a energia solare si schianta negli Stati Uniti dopo il volo record di 64 giorni in completa autonomia.

L’esercito degli Stati Uniti in una nota ha comunicato che il 18 agosto scorso il drone Zephyr-8, un aereo senza pilota ad anergia solare realizzato dall’Airbus europeo, dopo aver volato per 64 giorni, ha incontrato eventi che hanno portato alla sua chiusura inaspettata sulla struttura di prova nel deserto di Yuma Proving Ground in Arizona.ai immortalate dai satelliti in orbita intorno alla terra

Il comunicato non ha fornito dettagli, ma il sito web Simple Flying, che studia i dati di tracciamento dei voli online, ha affermato che l’aereo high-tech stava volando a forma di S negli Stati Uniti sud-occidentali tra i 12 ed i 15 km di quota quando è improvvisamente disceso a gran velocità.

Lo Zephyr a energia solare, con un’apertura alare di 25 metri e un peso di soli 75 kg, aveva più che raddoppiato il precedente record di volo per un aereo senza pilota.

Il volo è caduto poco prima del record di tutti i tempi per qualsiasi aereo a elica

Nel 1959 infatti, due piloti fecero volare un Cessna 172 (con un motore nuovo di zecca della Continental Motors Corp., dotato di un sistema di iniezione di alcol) nel deserto sudoccidentale degli Stati Uniti per 64 giorni, 22 ore e 19 minuti, facendo rifornimento due volte al giorno da un camioncino che guidava sotto di loro a terra.

Il rifornimento veniva gestito abbassando un gancio tramite un argano fino a un camion di carburante che avrebbe seguito l’aereo su un tratto di strada rettilineo (come si vede nella foto), di solito due volte al giorno.

Per riempire il serbatoio dell’aereo servivano circa tre minuti. Lo stesso sistema è stato utilizzato per raccogliere regolarmente cibo, olio e altre forniture come asciugamani e acqua per la rasatura e il bagno. Un’impresa resa famosa anche da giornali satirici.

L’immagine fa capire bene quali debbano essere state le difficoltà logistiche imposte ai due conducenti dal dover stare per 64 giorni in uno spazio così ridotto. Peggio che gli astronauti delle missioni Gemini degli anni ‘60.

Ma torniamo allo Zephyr che ovviamente non ha avuto questi problemi perché non aveva nessuno a bordo con bisogni fisiologici e necessità alimentari. Ha volato quasi tutto il tempo nella stratosfera, testando la sua capacità di raccogliere e trasmettere dati ed essere diretto tramite connessioni satellitari, secondo l’esercito e l’Airbus.

Ha il potenziale per fungere da “stazione piattaforma ad alta quota” (HAPS: High Altitude Platform Station ), che è un’unità che può rimanere ad alta quota per lunghi periodi fornendo servizi di comunicazione a banda larga alle regioni remote sottostanti.

Una sorta di satellite artificiale “quasi” geostazionario ma a bassissima quota.

Il primo UAS stratosferico del suo genere, Zephyr fornisce una soluzione persistente e adattabile, a differenza di altri velivoli senza pilota. 

La sua persistenza consente la capacità di volare ininterrottamente per mesi, a circa 21 km di quota, al di sopra delle condizioni meteorologiche e del traffico aereo convenzionale. 

È l’unico HAPS ad aver dimostrato la longevità giorno/notte nella stratosfera.

Questo significa che è stato trovato il giusto compromesso tra area utile dei pannelli solari, peso del velivolo, peso delle batterie agli ioni di litio (24 kg) che devono immagazzinare l’energia dei pannelli incamerata in eccesso durante il volo diurno. Grazie a questo, il tempo di volo di Zephyr è carbon neutral.

Altre caratteristiche:

  • Zephyr è il principale sistema aereo senza pilota stratosferico solare-elettrico al mondo, con un’apertura alare di 25 m e un peso inferiore a 75 kg. 
  • Zephyr porterà nuove funzionalitàSee, Sense e Connect” a clienti commerciali, istituzionali e militari.
  • Persistenza: il volo persistente di Zephyr non ha rivali, combinando la persistenza di un satellite geostazionario pur mantenendo la manovrabilità simile a quella di un aereo tradizionale o UAS. 
  • Latenza: Zephyr è abbastanza vicino alle stazioni di terra (circa 20-:-30 km) da avere poca latenza e offrire un servizio quasi in tempo reale (la latenza di comunicazione attraverso un satellite geostazionario che si trova a 36000 km, è parecchie volte più elevata).
  • Complementare alle soluzioni esistenti: colmando il divario tra torri di terra, velivoli convenzionali e satelliti, Zephyr è posizionato perfettamente per completare e migliorare l’infrastruttura esistente.
  • Sicuro e protetto: Zephyr è stato in prima linea nell’integrazione degli UAS stratosferici nello spazio aereo, ottenendo approvazioni civili e militari in cinque paesi, in quattro continenti. 
  • Funzionalità Beyond Line of Sight (BLOS): dopo il decollo e l’ascesa nella stratosfera entro otto ore, Zephyr navigherà verso la posizione desiderata, che potrebbe essere a centinaia o migliaia di chilometri di distanza. Zephyr sarà controllato da una stazione di controllo a terra in qualsiasi parte del mondo utilizzando le capacità BLOS.
  • Celle solari di silicio amorfo a base di GaAs a tripla giunzione metamorfica invertita (IMM) epitassiale lift-off (ELO).
  • 2 Motori sincroni da 450 W cadauno a magneti permanenti (brushless) progettati dalla Newcastle University.
  • Velocità di crociera: 56 km/h
  • Massima altitudine (ceiling): 23 km.
  • Carico pagante (utile) di 5 kg.

Zephyr è in grado di supportare un’ampia gamma di capacità di carico utile, tra cui: radar elettro-ottico, infrarosso, iperspettrale, radar a radiofrequenza passiva (RF), radar ad apertura sintetica (SAR), Early Warning, Lidar e sistema di identificazione automatica (AIS), il sistema di osservazione della Terra interno di Airbus progettato per la stratosfera che fornisce immagini e video elettro-ottici da 18 cm, infrarossi da 70 cm e video. È inoltre compatibile con le capacità di elaborazione avanzate di Airbus Intelligence. 

Zephyr ha un’ampia copertura visiva del carico utile di 20 x 30 km che gli consente di fornire una gamma di sorveglianza continua per soddisfare i requisiti della missione, nonché immagini ad alta risoluzione e acquisizione video per la raccolta di informazioni. 

I sensori situati nella stratosfera possono rilevare prontamente i cambiamenti nell’ambiente, raccogliendo dati più precisi.

Per quanto riguarda la connettività, uno Zephyr ha la copertura equivalente a quella di 250 torri cellulari in 4G/5G diretto al dispositivo.

Zephyr è uno di tanti esperimenti prodotti in questo campo. Ne voglio citare alcuni che, a mio avviso, meritano attenzione e che non sono da meno in termini di prestazioni ma che hanno avuto percorsi evolutivi meno edificanti.

Boeing tries again for long-flying solar planeIl Boeing SolarEagle (Vulture II) era un velivolo spia solare senza pilota ad alta quota e lunga durata (HALE) sviluppato da Boeing Phantom Works .

L’aereo proposto aveva un’apertura alare di 120 metri ed era destinato a rimanere in volo per un massimo di cinque anni alla volta senza dover atterrare.

Aveva 20 motori dello stesso tipo di quelli dello Zephyr progettato dall’Università di Newcastle . Boeing si è aggiudicata un contratto da 89 milioni di dollari dal programma Vulture della DARPA,  con Boeing che copre il resto. Doveva effettuare il suo primo volo nel 2014, ma nel 2012 il progetto SolarEagle è stato cancellato.

Poi ci ha provato la ARCAspace  con il AirStrato, un veicolo aereo senza pilota di medie dimensioni a energia solare. Erano previste due varianti, AirStrato Explorer con un “ceiling” target di 18 km e AirStrato Pioneer con un ceiling target di 8 km. Si prevedeva di trasportare un carico utile di 45 kg composto da apparecchiature di sorveglianza, strumenti scientifici o batterie aggiuntive per una maggiore autonomia.

Il primo prototipo di volo inaugurale ha avuto luogo il 28 febbraio 2014. Era dotato di un carrello di atterraggio fisso. Furono costruiti altri due prototipi privi di carrello di atterraggio. Invece ARCA ha optato per una catapulta pneumatica come lanciatore e pattini di atterraggio e un paracadute di recupero per l’atterraggio

Entrambi i prototipi hanno eseguito test di decollo e atterraggio e voli a bassa quota.

Vedremo proliferare questi UAV per la comunicazione e controllo del territorio. L’avvento del 6G tra qualche anno ne provocherà l’espansione (vi invito a leggere un articolo dedicato al 6G sul numero 54 della nostra rivista “Il C.O.S.Mo. News” in uscita su questo sito il primo settembre). I costi arriveranno ad essere ampiamente competitivi rispetto ai ripetitori a terra ma offriranno contemporaneamente servizi importanti sia dal punto di vista civile che militare.

Commentato da Luigi Borghi.

Tratto ed elaborato da diversi articoli tra cui:

https://www.spacewar.com/reports/Solar-powered_drone_crashes_in_US_after_record_64-day_flight_999.html

https://www.airbus.com/en/products-services/defence/uas/uas-solutions/zephyr

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