Знание-сила, 2009 № 12 (990) - Журнал «Знание-сила»

Журнал «ЗНАНИЕ-СИЛА»

2009, № 12 (990)

ЗАМЕТКИ ОБОЗРЕВАТЕЛЯ

Солнечный транспорт XXI века

Александр Волков

Одно из самых любопытных событий уходящего года осталось не очень-то и замеченным. В конце июня в швейцарском местечке Дюбендорф публике впервые был представлен самолет HB-SIA — Solar Impulse A («Солнечный импульс А»). Машина, которая призвана доказать, что можно совершать сверхдальние перелеты, обходясь без единой капли горючего — используя только солнечную энергию. Лететь жарким днем и в кромешном мраке, в ясную погоду и пасмурную.

Уже весной 2010 года состоится первый пробный полет продолжительностью 36 часов. Если все будет нормально, то через два года улучшенная модель этого самолета — Solar Impulse B — отправится в кругосветное путешествие. Данный эксперимент — в случае его удачного завершения — наглядно продемонстрирует преимущества солнечной энергетики, важнейшей технологии третьего тысячелетия.

Затеял экспедицию продолжатель славной династии, швейцарский ученый Бертран Пикар. Традиции обязывают. Он — из семьи, где любовь к риску была в крови. Его дед, Огюст, известный физик, на аэростате собственной конструкции поднялся в 1932 году в стратосферу, на высоту почти 17 километров, а позднее на разработанном им же самим батискафе опустился в самую глубокую точку Средиземного моря. Его отец, Жак, в 1960 году на батискафе «Триест» (его сконструировали Огюст и Жак Пикары) совершил погружение в Марианскую впадину, на глубину почти 11 тысяч метров, установив абсолютный рекорд, не повторенный и поныне. Бертран же увлекся авиацией. Он первым в мире пересек Альпы на сверхлегком самолете. В 1999 году на воздушном шаре «Орбитер» совершил путешествие вокруг света за двадцать дней без промежуточной посадки. Во время этого перелета, удавшегося лишь с третьей попытки, и родилась идея будущей экспедиции, в которой предстоит отказаться от топлива и довериться солнечным лучам.

Бертран Пикар стремится к этому не ради погони за рекордами. Ему хотелось бы напомнить человечеству, что рано или поздно нам придется обходиться без ископаемых источников энергии, а потому уже сейчас надо делать ставку на развитие альтернативных технологий.

«Полет на воздушном шаре был моей личной мечтой, — признается Пикар. — «Солнечный импульс» — это совсем другое. Я хочу показать всему миру, чего можно достичь, используя солнечную энергию. Нам нужно предвидеть проблемы, что нас ожидают, а не реагировать на них, когда они придут. Политикам недостает умения заглядывать в завтрашний день, а потому нужно убедить их в том, что будущее за возобновляемыми ресурсами.

И еще мы хотим продемонстрировать, что защита окружающей среды — дело очень привлекательное, интересное, полное приключений. Если нам удастся облететь земной шар без единой капли горючего, на одной только солнечной энергии, то никто уже не посмеет сказать, что без ископаемых энергоносителей невозможно обойтись — будь то в автомобилестроении, в отопительных системах, при работе компьютеров и так далее».

Давно прошли времена энтузиастов, собиравших аэропланы в заброшенном сарае. Проект Пикара не только сам по себе очень дорог — около 65 миллионов евро, он еще и находится «почти у пределов физики», отмечает второй пилот Андре Боршберг Ведь предстоит построить самолет, который за день полета будет запасать в свои аккумуляторы столько энергии, чтобы можно было лететь всю ночь, не опасаясь внезапной остановки двигателя. Традиционные решения тут не помогут. Так что опытный образец, представленный публике, имеет мало общего с привычными для нас самолетами. Он напоминает, скорее, летучую мышь с громадными крыльями.

В самом деле, размах его крыльев — 63,4 метра — даже больше, чем у аэробуса А340. Весит же он — вместе с пилотами и запасом провианта — всего полторы тонны, причем почти треть приходится на аккумуляторы. Машина собрана из необычайно легких деталей, в частности, кабина пилота и крылья изготовлены из углеродного волокна (см. «З-С», 12/08) и композитных материалов. Руль высоты — размером с обычный планер — так легок, что его можно поднять одной рукой.

Иными стали и летные характеристики, и стратегия полета. Если обычно сверхлегкие самолеты держатся близ земли, то этот в дневные часы устремится в небо как можно выше, а после захода начнет медленно планировать вниз. Через пару часов, на высоте около полутора километров, пилоты включат аккумуляторы, чтобы использовать накопленный за день запас энергии (его хватит на восемь часов полета). Когда же пробьются первые лучи солнца, машина вновь взмоет ввысь.

Максимальная высота подъема самолета составит 8500 метров — больше пилот не выдержит, поскольку в облегченной кабине нет возможности компенсировать перепад давления. Скорость полета даже в дневные часы останется невысока — порядка 45–70 километров в час, ведь лишний километр скорости приведет к неоправданным затратам энергии.

«Эффективнее было бы лететь еще медленнее, — поясняет Боршберг, — но это чревато серьезными последствиями. Ведь чем быстрее движется поток воздуха, обтекающий крыло, тем больше подъемная сила, не будь которой, машина бы рухнула на землю. Уже при запланированной скорости воздух так медленно обтекает крыло, что это может привести к критической ситуации — например, к опрокидыванию самолета».

По признанию пилотов, маршрут придется выбирать необычайно тщательно, приноравливаясь к любым капризам ветра и солнца. Ведь этой машиной трудно управлять в плохую погоду или же в зоне турбулентности. Стоит подуть встречному ветру, и мощности не хватит. А на большой высоте ветер — обычное дело.

Планируется облететь землю за 20–30 суток. Полет будет разбит на пять этапов; каждый продолжительностью 4–5 суток (все это время летчикам придется практически забыть о сне). Остановки, предположительно, будут сделаны на Гавайских островах, в Китае, Испании. «Конечно, я волнуюсь, — отвечает Пикар на вопрос журналиста. — Но мне гораздо страшнее жить в мире, где каждый час сжигается миллион тонн нефти».

Слабость данного самолета — те самые аккумуляторы: они могут запасти всего 150 ватт-часов энергии на килограмм массы. По этому показателю даже лучшие солнечные батареи не идут ни в какое сравнение с обычным топливом. Так, один литр авиационного бензина соответствует примерно 11 тысячам ватт-часов энергии, что почти в 70 раз лучше.

Да и так ли щедро к летчикам будет солнце? Подсчитано, что в самом благоприятном случае мощность, вырабатываемая тончайшими солнечными панелями, размещенными на крыльях HB-SIA (площадь панелей — 200 квадратных метров), не превысила бы 280 киловатт. Этого хватит, чтобы поднять в воздух небольшой пассажирский самолет типа «Сессна». Но если принять во внимание, что идеальных условий ждать не придется, что погода может быть и пасмурной,