هواپیمای خورشیدی

• هواپیمای خورشیدی

چگونه هواپیمایی بسازیم که هرگز نیازی به فرود نداشته باشد. شاید در ابتدا شنیدن این جمله عجیب و دور از ذهن به نظر برسد. اما باید گفت چنین چیزی در واقعیت اتفاق افتاده است. می دانیم که امروزه مرزی برای پیشرفت علم و تکنولوژی وجود ندارد.

پیشرفت های چشمگیر و گاها به ظاهر عجیبی در صنایع مختلف رخ می دهد که صنعت هوانوردی نیز از این قاعده مستثنا نیست. بنابر گزارش ها، ارتش انگلیس دو هواپیما را خریداری کرده است که می تواند ماه ها بدون نیاز به فرود پرواز کند.

این هواپیماهای بدون سرنشین بزرگ خورشیدی “Zephyr” نام دارند که می توانند برای انجام ماموریت هایی که نیازمند نظارت طولانی مدت هستند، ارسال شوند. همچنین این هواپیماها قادر هستند به صورت دائم تصاویری با کیفیت بالا را ارسال نماید.

از این هواپیماها می توان برای تهیه سیگنال های ارتباطی موبایل  و اینترنت در مناطق دور افتاده نیز استفاده کرد. همچنین از دیگر کاربردهای این مدل هواپیماها پشتیبانی از ماموریت های زمینی و حتی پروژه های تحقیقاتی بلند مدت است.

بنابراین می توان گفت پرتاب هواپیمای Zephyr توسط شرکت هواپیمایی ایرباس می تواند نشانه آغاز دوره ای جدید در پرواز های مداوم باشد. آنچه این امر را ممکن ساخت، پیشرفت هایی بود که در زمینه مواد سبک وزن، انرژی خورشیدی و باتری ها رخ داده است.

این پیشرفت ها همگی در راستای ساخت هواپیماهایی هستند که می توانند روزانه و شبانه بدون هیچ گونه مداخله ای برای ماه ها پرواز کنند.

• ظهور هواپیماهای خود هدایت گر خورشیدی

هواپیماهای خود هدایت گر برای اولین بار توسط ناسا راه اندازی و ساخته شدند و در سال 1994 ساخت هواپیمای Pathfinder ناسا نشان داد که صفحات خورشیدی قادر هستند تا در تامین قدرت و نیوری این مدل هواپیماها به کار روند.

در آن زمان موضوعی که همچنان مطرح بود تامین انرژی مورد نیاز این هواپیماها در طول شب بود که باعث میشد به منبع تغذیه ای دیگری نیازمند باشند. باتری ها در آن زمان بسیار سنگین بودند به همین دلیل مهندسان ناسا به استفاده از سوخت های هیدروژنی روی آوردند.

به این طریق توانستند هواپیمایی را طراحی کنند که عملکرد شبانه روزی داشته باشد. متاسفانه هلیوس مورد استفاده ساختاری شکننده داشت که باعث شد تا در سال 2003 پس از مواجهه با تلاطم در یک پرواز آزمایشی، پرواز هواپیماهای خورشیدی با شکست مواجه شود.

به این ترتیب این پایان کار ناسا برای تولید هواپیماهای خورشیدی بدون سرنشینی بود. با این وجود تنها بعد از دو سال هواپیمای SoLong AC Propulsion اثبات کرد که می توان باتری های سبک وزن را در هواپیمای خورشیدی ادغام کرد تا بتوانند به مدت 48 ساعت به صورت دائم پرواز کنند.

• ساخت هواپیمای خورشیدی Zephyr

امروزه هواپیمای Zephyr که در ابتدا توسط یک شرکت انگلیسی ساخته شد دارای بالی به طول 23 متر و وزنی معادل 55 کیلوگرم است که در مقایسه با نوع هلیوسی آن که 726 کیلوگرم وزن داشت بسیار سبک تر است.

این هواپیما می تواند بدون نیاز به سوخت گیری به مدت چند روز به پرواز خود ادامه دهد. این هواپیماهای خورشیدی تا کنون توانسته اند تا 14 روز به صورت مستقیم پرواز کنند. اما تنها مشکلی که با آن مواجه شدند محدودیتی است که در رابطه با شارژ باتری های این هواپیما وجود دارد.

کارایی صفحات خورشیدی که امروزه در این هواپیماها به کار رفته است تفاوت چندانی با آنچه که برای اولین بار در ساخت چنین هواپیماهایی به کار برده شد ندارد. اما وزن و استحکام پنل ها و همچنین هزینه ساخت آن ها به طور قابل توجهی بهبود یافته است.

در حقیقت   Zephyr از سلول های سیلیکونی آمورف ساخته شده است که در مقایسه با سلول های تک بلوری که ده سال پیش توسط صنایع SoLong کاربرد داشت بسیار کارامد تر هستند. از آنجایی که سلول های امروزی سبک تر و انعطاف پذیر ند، سبب شده است تا به نیروی کمتری برای پیشبرد این هواپیماهای خورشیدی نیاز باشد.

پیشرفت چشمگیر دیگری که به باقی ماندن این هواپیما کمک کرده است بهبود در فناوری ذخیره انرژی است. به گونه ای که باتری های به کار رفته در این هواپیما ها بتوانند انرژی خورشید را در طی روز ذخیره و در هنگام شب از آن استفاده کنند.

باتری های مدرن گوگرد لیتیوم قادر به ذخیره 60% انرژی بیشتر در هر کیلوگرم از باتری های لیتیوم پلیمری هستند که ده سال پیش استفاده میشد. در حدود 40 درصد از وزن Zephyr باتری های آن است. این بدان معنا است که این باتری ها بتواند چه میزان انرژی را بدون اضافه شدن به وزن یا حجم در خود ذخیره کند.

این امر تاثیر چشمگیری در عملکرد این هواپیماهای خورشیدی خواهد داشت و در نهایت امکان حمل تجهیزات بیشتر توسط این هواپیما را فراهم میکند. پیشرفت دیگر در هواپیماهای مدرن مربوط به استفاده از تکنولوژی های پیشرفته در در ساخت بدنه این نوع هواپیماها است. اگر چه مواد اولیه به کار رفته در هر دو هواپیما یکسان است اما فرآیند تولید بدنه هواپیماهای جدید پیشرفته است.

الیاف کربن به کار رفته در در بدنه این هواپیماها دارای رزین پلاستیکی کمتری بوده که سبب شده است در عین داشتن مقاومت بالا ساختاری سبک تر داشته باشد.

• مقایسه هواپیماهای خورشیدی با ماهواره ها

نتیجه این فناوری ها تولید هواپیمایی است که می تواند کارهایی انجام دهد که در گذشته تنها توسط ماهواره ها امکان پذیر بوده است. این هواپیماها این امکان را فراهم کرده اند که به جای گردش به دور کل کره زمین بتوانند به صورت مداوم در یک منطقه خاص به پرواز در بیایند.

هر چند که طبق گزارشات بریتانیا 10.5 میلیون پوند برای ساخت این دو هواپیما هزینه کرده است اما نکته مثبت در خصوص این هواپیماها این است که برخلاف ماهواره ها در صورت بروز مشکل به راحتی میتوان آن ها را فرود آورد و تعمیر کرد.

چالش اکنون مهندسانی که بر روی ساخت این هواپیماهای خورشیدی بدون سرنشین فعالیت میکنند این است که بتوانند میزان توان آن ها را برای جمع آوری و ذخیره انرژی در باتری ها افزایش دهند. تا ببینند چه مدت باتری ها می توانند شارژ خود را نگه دارند.

در صورت بهبود در پیشرفت های تکنولوژی در این زمینه باعث میشود تا این هواپیماها بتوانند در مدت زمان طولانی تر در عرض های بالاتری در زمستان پرواز کنند. هنگامی که اشعه خورشیدی ضعیف تر است. اگر این امر محقق شود می توان خدمات اینترنتی را نه از طریق کابل بلکه از طریق هواپیماهای بدون سرنشین ارائه داد.