Solar Impulse 2: bordeando todos los límites

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Cuando el dibujante Hergé, creador de Tintin, Milú y el capitán Archibaldo Haddock, necesitó un sabio para su serie de comics —el profesor Calculus— lo importó del mundo real y copió la figura de Auguste Piccard: una poderosa frente despejada, gafas, bigote, melena en el cogote y un gesto de curiosidad que nunca abandona su rostro. El científico suizo nació en Basilea el 28 de enero de 1884 y fue la primera persona en contemplar con sus propios ojos la curvatura de la Tierra. Aquello ocurrió en 1931, cuando Piccard ascendió en globo a la estratosfera (15 780 metros). Nadie lo había hecho antes. Años después, en 1948, descendió en el océano a 3150 metros de profundidad con un batiscafo de su invención. Auguste Piccard descubrió el Uranio 235, construyó los sismógrafos y galvanómetros más precisos de su época y realizó experimentos, utilizando un aeróstato, para demostrar la validez de las teorías de Einstein. Murió en Lausanne en 1962, a los 78 años.

El año en que falleció Auguste Piccard, su hijo Jacques cumplió 40 años. Desde hacía dos años ostentaba el récord de inmersión oceánica que había obtenido con su batiscafo, el Trieste, en la fosa de las Marianas, a 10 916 metros. Jacques demostró que existía vida en profundidades donde no se creía que la hubiera, lo que cuestionó la idea de utilizar los fondos marinos para almacenar residuos tóxicos. En 1968 creó la Fondation pour l’Etude et la Protection de la Mer et des Lacs y construyó sumergibles experimentales para estudiar los ecosistemas de las profundidades marinas medias. Falleció en Ginebra, en 2008, a los 86 años de edad.

Al morir Jacques, habían transcurrido ya 9 años desde que Bertrand Piccard diera la vuelta al mundo sin escalas, acompañado de Brian Jones, en un aeróstato: el Breitling Orbiteer 3. Tardaron 19 días, 21 horas y 47 minutos, en recorrer 45 755 kilómetros, de Château d’Oex en Suiza a Egipto. La hazaña les valdría el trofeo Harmon y la Medalla de Oro de la Federación Aeronáutica Internacional. En noviembre de 2003, Bertrand se embarcó en un nuevo proyecto en cooperación con la Escuela Politécnica de Lausanne: un avión propulsado por energía solar, capaz de volar alrededor del mundo.

Bertran Piccard, a sus 57 años, el último de esta saga de hombres de ciencia y aventuras, acaba de emprender en compañía de André Boschberg un largo viaje a bordo de la única aeronave que se ha construido en la historia de la aviación, capaz de volar, con un piloto a bordo, ininterrumpidamente, día y noche, alimentada con energía solar. Su avión, el Solar Impulse 2, incorpora la última tecnología aeronáutica para hacer posible la circunvalación a la Tierra.

El pasado 18 de marzo voló su cuarta etapa: de Varanasi (India) a Mandalay en Myanmar (Birmania). Recorrió 1401 kilómetros en 13 horas 29 minutos. Desde que despegó de Abu Dhabi (Emiratos Árabes Unidos), el 9 de marzo, sus vuelos no han superado todavía las 16 horas. La siguiente etapa, de Mandalay a Chongqing (China), también es relativamente corta (1389 kilómetros) y, en función de la meteorología, los pilotos tienen previsto iniciarla el jueves 26 de marzo. El Solar Impulse 2, de Chongqing volará a Nanjing, Hawaii y Phoenix. No está aún definido el lugar de Estados Unidos donde hará escala antes de llegar a Nueva York, ni tampoco el sitio de la primera parada al otro lado del Atlántico antes de emprender el último trayecto hasta Abu Dhabi. El regreso a la ciudad de los Emiratos se supone que ocurrirá en agosto de 2015. De Nanjing (China) a Hawaii (Estados Unidos) la longitud de la etapa es del orden de 8500 kilómetros para lo que el avión necesitará volar durante unos 5 días ininterrumpidamente. Con un solo piloto a bordo, las etapas sobre el Pacífico y el Atlántico serán una dura prueba para André y Bernard.

La misión del Solar Impulse 2 se coordina desde un centro de control situado en Mónaco que está en contacto permanente, vía satélite, con la aeronave. De acuerdo con sus patrocinadores, el objetivo de esta iniciativa es «que el mundo de la innovación y la exploración contribuya a la causa de las energías renovables para demostrar la importancia de las tecnologías limpias en el desarrollo sostenible y recuperar los sueños y emociones en el corazón de la aventura científica»

Todo en este aeroplano bordea el límite de lo posible. Desde su envergadura, de 72 metros, similar a la del Airbus A-380, a los 4 metros de diámetro de sus hélices propulsoras. Sus estrechas y alargadas alas de 269,5 metros cuadrados de superficie llevan 17 000 celdas solares. Si las celdas solares de los paneles comerciales tienen una eficiencia de un 11%, las del Solar Impulse 2 alcanzan el 23% (un valor próximo al máximo teórico del 30%). Los 633 kilogramos de baterías de ion litio, capaces de almacenar 260 vatios hora de energía por kilogramo, junto con la altura que haya podido alcanzar, constituyen toda la reserva energética de que dispone para navegar en ausencia de radiación solar; en total, esta cifra ronda los 200 kilovatios hora.

Durante el día la radiación solar produce más energía de la que el aeroplano necesita para volar y con este surplus carga las baterías y asciende; a lo largo de la noche pierde altura y consume energía de las baterías. El problema es que al aumentar la altura, aunque la radiación solar es mayor, la densidad del aire es menor y es necesario incrementar la velocidad para no perder sustentación lo que se traduce en mayor resistencia, cuyo consumo energético no compensa el incremento de radiación solar. El Solar Impulse 2 asciende a 8500 metros durante el día, lo que implica que el piloto que viaja en una cabina sin presurizar, necesite oxígeno; por la noche desciende hasta 1500 metros.

La propulsión la generan cuatro motores de 17,5 kilovatios de potencia máxima que mueven las grandes hélices, extraordinariamente eficientes.

De la energía solar que incide sobre las alas, más de 1 kilovatio por metro cuadrado a pleno sol, las celdas fotovoltaicas solamente capturan un 23%, todo el sistema eléctrico (control de potencia, baterías, convertidores y motor) tiene un rendimiento de un 84% y las hélices del 77%; al final, de la energía solar se aprovecha menos del 15%.

La estructura del Solar Impulse 2, extraordinariamente resistente y flexible, construida con fibra de carbono, es muy ligera, con lo que el ala pesa del orden de 2 kilogramos por metro cuadrado de superficie. El peso del avión, con carga, es de 2300 kilogramos. Las grandes deformaciones del ala, en vuelo, alteran de forma significativa la posición del centro de gravedad del aeroplano, y estas variaciones complican el sistema de control de vuelo. Hace unos años el Helios, otra aeronave solar, se perdió debido a que su sistema de control de vuelo no supo gestionar las variaciones de la posición del centro de gravedad.

El avión vuela muy despacio con el objeto de reducir al mínimo el consumo de energía. La velocidad de crucero durante el día puede alcanzar los 90 kilómetros hora y por la noche se reduce a 60, para disminuir el consumo.

Se trata de una máquina muy compleja, en la que todos sus componentes funcionan en el límite de lo tecnológicamente viable. Una de las claves del éxito del proyecto es disponer de una predicción meteorológica muy bien ajustada a la realidad. La dependencia de los vientos y la radiación solar en las trayectorias oceánicas es de tal magnitud que cualquier error en la estimación del valor de estos parámetros, a lo largo de los días que puede durar el vuelo, puede hacerlo fracasar.

El Solar Impulse 2 no es el único proyecto de navegación aérea con energía solar. Desde que Ray Buchard hizo despegar en California el primer artefacto solar no tripulado, en 1974, esta tecnología ha continuado desarrollándose. El primer vuelo tripulado con un avión solar lo realizó el Gossamer Penguin de Paul McReady, en 1980; fue su hijo, Marshall de trece años (y 35 kilogramos) quien lo pilotó. Sin embargo, los proyectos de aeronaves solares tripuladas han suscitado menos interés industrial que los drones solares. Aeronaves no tripuladas, capaces de permanecer en el aire durante días, meses, recibiendo del sol la energía que necesitan para volar y cumplir con la misión asignada, tienen interés militar y civil. Hace un año, Google compró la empresa Titan Aerospace embarcada en el desarrollo de una nave solar no tripulada capaz de mantenerse en vuelo durante largos periodos de tiempo en la estratosfera. Una red de estas aeronaves serviría para facilitar las comunicaciones en lugares aislados, a un coste inferior del de los satélites. La adquisición de Google se produjo casi al mismo tiempo que Facebook compró Ascenta, una empresa de ingeniería cuyos fundadores participaron en el diseño de los primeros vehículos solares (Zephyr) que desarrolló QinetiQ para el ministerio de Defensa del Reino Unido. El lanzamiento de satélites es muy caro, por lo que las aeronaves no tripuladas solares pueden convertirse en una alternativa viable para construir una red de comunicaciones global. Google y Facebook así lo han entendido.

Al margen de este tipo de aplicaciones civiles, no parece que los aviones solares planteen un futuro muy prometedor sobre todo en el segmento del transporte aéreo de mercancías o pasajeros. Así lo ven Bertran Piccard y André Boschberg que, con este proyecto, se conforman con hacer causa de las energías renovables y recuperar el espíritu de la aventura científica. Sin embargo, cualquiera puede argumentar que la cantidad de energía sucia que se ha consumido para construir el Solar Impulse 2 supera con creces el ahorro energético que pueda obtenerse de todos los vuelos que realice a lo largo de su vida útil; si a esa energía se le añade la necesaria para transportar por todo el planeta el equipo que lo apoya, el balance es desastrosamente negativo para la capa de ozono. En cuanto a la aventura, hay gente que se pregunta cuál es la verdadera misión del piloto a bordo. Y esa es la cuestión, que el proyecto bordea muchos límites.

La etapa prevista para el próximo jueves no parece muy complicada, ni la siguiente hasta Nanjing; pero, desde allí hasta Hawaii es otra cosa. Para el piloto serán cinco o seis días seguidos encerrado en una cabina sin presurizar de 3,8 metros cúbicos, que asciende a 8500 metros y baja a 1500, con temperaturas exteriores entre -40 grados y + 40 grados, acompañado de 6 botellas de oxígeno, un paracaídas, una balsa salvavidas y suficiente agua y comida para una semana. Con ordenadores de navegación a bordo y un potente enlace de datos con el centro de control de Mónaco, no sabemos exactamente que tareas de navegación y control se reservará el piloto, lo que sí podemos imaginar es que lo pasará bastante mal y hay que desearle mucha suerte.

 

de Francisco Escarti Publicado en Aviones

2 comentarios el “Solar Impulse 2: bordeando todos los límites

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