Flyget får ständigt skäll för att det förorenar atmosfären med avgaser. Med Solar Impulse 2 kunde man flyga jorden runt utan att släppa ut en enda puff koldioxid. Flygplanet var nämligen eldrivet, med vingarna fulla av solceller. Denna artikel skrevs år 2014 när det schweiziska soldrivna flygplanet var i slutfasen av konstruktion i en hangar i Payerne, nära Lausanne. Elflygplan har åter blivit stort i pressen nu 2024 i och med det svenska Heart Aerospace, och piloten Piccards teori från 2014 om framtida el-flygningar stämde bra: ”Med tanke på att flygbränsle är så mycket effektivare än batterier kommer vi inte att ha eldrivna passagerarplan i morgon, men det kommer. Jag tror att kortare flygningar med femtio passagerare kommer att bli möjligt inom tio år”.
Tillbaka till 2014!
Si2 är inte ett nytt kemiskt ämne utan namnet på en flygande 22,4 meter lång, papperstunn fackverkskonstruktion, schweiziskregistrerad som HB-SIB. Den föregicks av utvecklingsmodellen Solar Impulse 1 (registrerad som HB-SIA). Solar Impulse-konsortiet vill inte se flygplanet som ett flygprojekt utan marknadsför det som ett flygande laboratorium, där man försöker sig på nya, miljövänliga sätt att konstruera och bygga flygplan, med nya material, ny framdrivning, ny temperaturisolation och nya metoder att varna piloten för farliga situationer. Si2 kan flyga för evigt utan att behöva landa, om det inte vore för att piloten till sist har ätit upp all maten och måste landa ändå.
Solar Impulse 2 är ett mäktigt flygplan med samma vingbredd som en Boeing 747.
Om du tror att projektet Si2 bara är en metod att flyga jorden runt med ett eldrivet flygplan, tror du fel. Det är ett miljöprojekt, givetvis uppbackat av en god del publicitet. Planet är inte avsett att vara ett alternativ till kommersiella flygplan drivna med flytande bränsle. Det är helt och hållet ett äventyrligt experiment, utan vare sig garanterat lyckligt slut eller dito ekonomisk framgång. Så här säger en av de två projektledarna, tillika en av de två piloterna, Bertrand Piccard:
– 1900-talet kan sägas vara det århundrade då vi erövrade nya territorier. Låt oss använda 2000-talet till att förbättra vår livskvalitet. Det gäller bara att kasta bort alla gamla fördomar och tänka nytt. Förr hade vi idén att en människa inte kunde flyga med muskelkraft, eftersom armmusklerna inte var tillräckligt starka. Men så var det någon som kom på att man kunde använda benen istället. Varje gång man vill göra något nytt måste man ändra paradigmen. Varje gång måste vi definiera vad vi tror på mest av allt, och prova något annat. Alla de gröna partierna förklarar att vi måste minska på tillväxten och minska konsumtionen, men ingen vill vara med om det. Lösningen är cleantech, som kan minska energiförbrukningen och spara planetens resurser, samtidigt som den skapar nya arbeten och öppnar nya marknader med nya produkter.
Så vad är nytt med ett soldrivet flygplan? Sådana har funnits i fyrtio år. Men de har inte kunnat lagra energin i batterier. Ska vi kunna göra något nytt, måste vi kunna flyga dag och natt. Det har också gjorts förr, med modellflygplan som vägde cirka 50 gram. Intressant, men inget direkt äventyr. Man landsatte robotar på Månen före Apollo, men det var ingen som brydde sig om det. Det måste finnas en mänsklig pilot ombord.
Bertrand Piccard. Bild: Audrone Vodzinskaite
Och han har lite att leva upp till, monsieur Piccard. Hans farfar Auguste Piccard lyckades 1931 flyga upp till 23.000 meters höjd i en gasballong och bli den första människan i stratosfären. Bertrands far, Jaques Piccard nedsteg år 1960 i batyskafen Trieste till världshavets största djup; Challengerdjupet vid Marianergraven som är 10.911 meter djupt. Dessutom har Bertrand själv flugit jorden runt i varmluftsballong. Det var 1999 och efter hans berättelse om hur lite butan det var kvar när de fullbordat varvet, kändes det inte som något han skulle ställa upp på igen. Istället verkar han vilja flyga jorden runt oberoende av fossila bränslen i ett bräckligt flygplan klätt med ett skinn av pet-flaskor.
Även om planet kan flyga för evigt är det den mänskliga piloten som är begränsningen. Piccard skämtade om hur man skulle kunna hålla ut längre:
– Vi kanske skulle börja odla sallad i cockpit för att piloten ska han något att äta, och återvinna vattnet.
I vilket fall som helst har de båda eldsjälarna samlat ihop ett konsortium av sponsorer som täcker alla kostnader. Blad de fyra huvudsponsorerna finner vi självaste ABB.
För att bevisa… flygväg
Efter att man i juli 2013 bevisade att det gick att flyga tvärs över hela USA på solkraft med Si1 är det dags för en flygning jorden runt.
Här svävar föregångaren Si1 över New York. Skilj det från Si2 på att ettans vingar är mera böjda uppåt i ändarna och att flygkroppen är mycket smalare.
Flygningen över USA gjordes i sex ben på mellan 19 och 25 timmar vardera. ~123 timmar över USA?? Det kan inte ha gått särskilt fort? Nej. Planets medelhastighet var och är 70 kilometer i timmen och det var många mellanlandningar. Det går att flyga så långsamt eftersom flygplanets densitet är i stil med frigolit. Det består av ett ihåligt fackverk av kolfiber som inte väger något alls, nästan. Det som tynger är batterierna och piloten. Litiumjon-batterier kanske inte är det bästa valet för energilagring eftersom de är nästan tio gånger tyngre än flygbensin för samma energimängd, men ska det nu vara cleantech så ska det. Medeldensiteten är trots detta som frigolit och tåligheten mot hårt väder torde vara ganska begränsad.
Eftersom Si1 bara var designad för 500 flygtimmar hade det tjänat ut efter USA-flygningen och donerades till Tekniska museet i Paris (ett riktigt tekniskt museum… ähum… host…)
2015 är vigt till att flyga jorden runt. Flygningen, som kallas RTW 2015 börjar och slutar symboliskt i Abu Dhabi, eftersom Masdar, ett företag som sysslar med förnyelsebar energi därstädes, agerar värd för hela projektet. Budgeten ligger totalt kring 150 miljoner US-dollar, men det är ändå bara cirka 4% av budgeten för ett Formel 1-racingteam under samma tid.
Flygningen (trodde man då) kommer att ta totalt 25 dagar och man kommer att mellanlanda i Indien, Burma, Kina, överbrygga Stilla Havet på fem dagar och fem nätter med mellanlandning på Hawaii, fortsätta över USA, sedan överflyga Atlanten, mellanlanda någonstans i Sydeuropa och så flyga tillbaka till startpunkten i Abu Dhabi. Piccard och Borschberg kommer att flyga varannan sträcka.
Flygtiden kommer att spridas ut på fem månader (var i alla fall planeringen) huvudsakligen på grund av att man stannar ganska länge vid mellanlandningarna för översyn och val av ny, optimal rutt med avseende på årstid och väderförhållanden. Dessutom kan planet bara starta i bästa möjliga väder, utan risk för nedisning och det är väldigt känsligt för sidvindar. Man startar och landar på kvällen för att i möjligaste mån undvika sidvindar på över 18 km/t (10 kn) och börjar flygningen i mars för att undvika monsunperioden i Indien.
Jag frågade Bertrand Piccard:
– Känns det inte lite läskigt att gå och lägga sig och vakna upp död fem timmar senare när flygplanet kraschat?
– Jo, om det hade varit så vi gjorde. Men istället sover vi i perioder om 20 minuter. Vi har övat det i simulator. Man får lära sig sin sömncykel så man vaknar den 21:a minuten. Skulle vi sova i 45 minuter eller en timme, vore vi döda när vi vaknade.
Piccard har fått utveckla en sorts självhypnos, eller det vi med ett modernt ord skulle kalla yoga, för att klara det extrema programmet. De tuffaste sträckorna blir utan tvivel benen över Stilla Havet och Atlanten som måste överflygas på 5 dygn och det är då Piccard måste tillämpa sina psykologiska förmågor och inte sova i mer än 20 minuter åt gången.
Mekanisk konstruktion
Konstruktionen, ja, det var inte det lättaste. Huvudsakligen för att ingen i flygbranschen ville åta sig jobbet. Man kontaktade flera flygplanstillverkare och alla sade nej. De ansåg inte att det gick att bygga ett sådant flygplan. Det fick naturligtvis teamet Piccard-Boschberg att spänna sig ännu mera. Men som den andre projektledaren André Borschberg sade:
– Ett flygplan flyger inte med hjälp av magi, utan för att en konstruktör ställt rätt fråga vid rätt tillfälle.
Istället tog man kontakt med ett varv som bygger båtar i kolfiber till America’s Cup. De hade visserligen aldrig byggt ett flygplan förr, men var duktiga på att hantera kompositmaterial.
Sanningen är att väldigt få av sponsorerna har något egentligt med flygbranschen att göra, men det var avsiktligt. Bröderna Wright reparerade cyklar och hade inga förutfattade meningar om hur man byggde flygplan. ABB gör kraftelektronik, Solway gör olika kemikalier, däribland plaster, Omega är mest känt för sina klockor och Schindler är en österrikisk hiss- och rulltrappstillverkare. De övriga trettiotalet sponsorer tillverkar plast, magneter eller kosmetika, eller håller på med datakommunikation eller näringsämnen, allt möjligt, men inte flygplan. Det behöver inte vara en nackdel. Kom ihåg att den bästa elbilen, Tesla, inte konstruerades av en biltillverkare utan av IT-miljardären Elon Musk som hittade på PayPal, men inte hade någon aning om man byggde en bil.
Men en av sponsorerna har flygplan på menyn, nämligen Dassault Systèmes, eller snarare ett systerbolag kallat Dassault Aviation. De har bland annat byggt det franska stridsflygplanet Mirage. Men det var inte Mirage-gruppen som var till störst nytta, utan Dassault Systèmes konstruktionsprogram CATIA och tillhörande svit med simulationsprogramvara. Dassault syftar i stort sett till att kunna simulera hela världen runt omkring oss i tre dimensioner, som påkänningarna när man tappar en raket i havet, hur luften strömmar inuti en jetmotor, hur blodet strömmar i ett hjärta, eller, just det, hur ännu ej byggda flygplan beter sig i luften. Det är bara en annan vinkel på hur biltillverkarna arbetar idag. Innan Volvo har byggt en enda prototyp har de kraschat en CAD-ritning tusentals gånger i superdator.
Lite av planet testades ändå i vindtunnel, nämligen den aerodynamiska cockpiten.
Teamet hade inte råd att bygga en prototyp, testa, krascha och försöka om igen utan allt måste bli rätt första gången. Då är CATIA ett bra val. Detsamma tycker huvuddelen av världens flygplanstillverkare. CATIA används av både Airbus och Boeing och en hel dröse biltillverkare. Äventyraren Felix Baumgartner som hoppade i fallskärm från stratosfären, hade använt CATIA för design av farkosten och simulation av själva hoppet.
Metoden för flygplanskonstruktion har förändrats från handritade ritningar på 1950-talet, till 3D-CAD, simulationer och produktionsstyrning idag Förr byggdes flygplan mest av metall, men idag är kompositmaterialen på väg in.
CAD-ritningarna visar att flygplanet i stort sett är ett tomt fackverk. Skalet ska bara finnas där för aerodynamiken, men det finns ingenting inuti som väger något.
Vingarna har totalt 140 vingprofiler på ca 50 cm delning och i mitten sitter en rektangulär vingbalk i komposit som är hela lastbäraren.
Svårt att greppa storleken
Det är lätt att bara acceptera sifferuppgiften att vingbredden är 72 meter och att detta är fyra meter bredare än en Boeing 747. Planet är för stort för att kunna komma ut ur hangaren. När man tar ut det, rullar man ut det sidledes på en kärra. https://www.youtube.com/watch?v=Ik2q8TD3o0Q
Men det betyder inget förrän man faktiskt sett det med egna ögon. För att du ska förstå hur fantastiskt stort det här flygplanet är, kommer här några panoramor från hangaren.
Högervingen nedifrån. Det är 36 meter bort till flygkroppen.
Uppklättrad på en besöksplattform kunde man ta detta tiobilders panorama av hela flygplanet uppifrån. Så här ser 270 kvadratmeter solceller ut.
Vänstervingen är lika imponerande. Stången som hänger ned från motorgondolen som det står ”Solway” på håller en assistent i handen före start för att planet inte ska välta då man fällt in stödhjulen. Det finns en likadan stång på andra vingen. Planet har inga landningsställ under vingarna, bara ett hjul mitt under cockpit och ett mitt under sidrodret. När planet landar kan piloten dock fälla ned två minimala stödhjul på var sida om cockpit för att inte välta.
Bild: Audrone Vodzinskaite
Först när det står en människa på en liftplattform intill höjdrodret, med sidrodret i bakgrunden, förstår man hur stora dessa är.
Materialval
Metall var helt uteslutet vid tillverkningen. Hela planet är ett stort fackverk i kompositmaterial med kolfiber som styrkebärare. Kolfibern som används, levereras i ark med en ytvikt på 25 g/m², ungefär tredjedelen av ett typiskt kopieringspapper på 80 g/m².
Platta bitar i skrovet är gjorda av en kolfiberkomposit med bikake-insida. Den här lilla plattan väger nästan inget alls. En bit på 20×30 centimeter känns som och väger som att hålla i en bit knäckebröd. Man tror att man håller i en bit papp, men den är absolut omöjlig att böja eller vika. Den är som en bit stålplåt. Men kolfiber sprängs plötsligt när det överbelastas, så om man ställer sig på den känns det som att man nog kan få den att knäckas och brista.
Flygplanets skinn utgörs av polyetylen, alltså samma material som i pet-flaskor. Det är oerhört starkt (försök spränga en pet-flaska med tryckluft får du se). Här petade undertecknad på flygplanets skinn. Det är mjukt, men spänstigt och lite räfflat. Skinnet är fäst mot fackverket med lim. Omedelbart kom en vakt rusande: ”Non, non, non, monsieur. Pas touchér!”
Flygplanets skinn limmas på med smältlim. Ett strykjärn är en utmärkt, slät värmekälla.
Så här är skinnet fäst vid vingens framkant: bara lagt emot och fäst med smältlim.
Lite limning återstod vid mitt besök. Här limmas skinnet mot en fackverksstolpe och för att trycka in plastsjoket tills limmet stelnat hade man tejpat på några pappmuggar.
Vingprofilen är också av kolfiber och väger i stort sett ingenting alls. Det är knappt man känner att man har den i händerna, men försök bryta av den!
El-konstruktion
Till konstruktionen av elsystemet kunde man förvänta sig att världens stora elektro-innovatörer ställt upp med expertis. Jag frågade André Borschberg vem som designat motordrivningen till likströmsmotorerna och hade förväntat mig svaret ABB, men han svarade ”Vi”. Omega, som mest är kända för sina tidtagningssystem, framställde motordrivningen rent praktiskt.
Motorerna är designade av en Nicolas Wavre (person), tillverkade av Etel S.A. (schweizisk motortillverkare) och innehållande magneter och laminering från tyska Vakuumschmelze GmbH & Co.
Exakt vad ABB har gjort i projektet är inte helt klarlagt, men de är iallafall en av de fyra huvudsponsorerna. Det verkar ju logiskt, men inte ens ABBs pressrelease (https://new.abb.com/power-generation/in-control/01-2015/the-first-round-the-world-solar-powered-flight) avslöjade några detaljer. De kanske bara är med och hejar på, och betalar.
Propellrarna är 4 meter i diameter och drivs av varsin borstlös likströmsmotor på 12,85 kW eller 17,5 hästkrafter. Men för att spara batteri håller man en medeleffekt på 11 kW (15 hkr) per motor över dygnet. Motorn växlas ned med en växellåda på 10:1 och utöver motorn innehåller var motorgondol en fjärdedel av batterierna, eller 158 kilo, samt elektronik för motordrivning och batteriladdning.
Detta är undertecknads tänkta kopplingsschema, eftersom Solar Impulse inte har velat bekräfta. Det är lämpligt att ha en kraftigt redundant koppling. Jag föreställer mig två kraftbussar som solcellernas omvandlare kan ansluta till, den ena för direkt motordrivning och den andra för batteriladdning. Konstruktionen ger högsta redundans om någon solcellskedja skulle fallera och med en konstruktion med dubbla bussar kan man både köra och ladda samtidigt. Alla mikrokonvertrar ska kunna ansluta till valfri bussledning, en eller flera åt gången, vilket medger att flera solcellskedjor kan parallellkopplas. Om en laddare eller motordrivning skulle råka kortsluta sin kraftbuss kommer det inte att påverka övriga enheter.
Man kan fundera lite på energibalansen. Solcellerna har kapacitet att både flyga med full motoreffekt och ladda batterierna samtidigt. Batterierna sägs vara fulladdade på 4 timmar. Eftersom batterierna håller totalt 164,6 kWh kräver de 41 kW laddeffekt.
Solcellerna är 270 m² (eller 250 m², uppgifterna varierar) och med 1 kW/m² instrålad solenergi och en verkningsgrad på 23% alstrar de 62,1 kW. Om motorerna på full effekt drar 51,4 kW (4×12,85 kW, 4×17 hkr) blir det bara 10,7 kW över till batteriladdning. Full effekt kan alltså bara användas när batterierna inte laddas. Ovanpå detta tillkommer att verkningsgraden i batterierna inte är 100% vilket ökar laddtiden (eller laddeffekten med bibehållen tid, vilket som).
164,6 kWh batteriladdning fördelat på 10 timmars batteridriven flygning (måhända en typisk natt) blir 16,5 kW kontinuerlig effekt. Då får varje motor förbruka 4,13 kW kontinuerligt, vilket är 32% av full effekt. På detta kan planet alltså hålla sig flygande. Eftersom batteriladdningen bara räcker till lägre motoreffekt om man ska klara hela natten, är det antagligen därför man måste flyga lägre på natten (2500 meter), där luften är tjockare, än på dagen (9000 meter). Se vidare avsnittet om simulatorn.
Nu hävdade Borschberg att det brukade finnas laddning kvar i batterierna efter en natts flygning, så man kanske flyger med ännu lägre effekt? Dessutom kan man förladda batterierna med markström innan man startar, vilket kan hjälpa på saken.
Solcellerna
Det viktigaste kriteriet är verkningsgraden i solcellerna. SunPowers monokristallina Maxeon-celler håller en verkningsgrad på 23 procent.
Här står undertecknad och håller i ett flak av de solceller från SunPower som används på Si2. De är inte mer än 135 mikron tjocka, kan böjas och plångar som tunnplåt när man knackar på dem. Men man får inte knacka eller böja för mycket, för då bryts de av, ett av problemen vid konstruktionen.
Bild: Solar Impulse
I denna bild av en provflygning med Si2 över Schweiz ser man tydligt hur vingarna böjer sig uppåt av belastningen. Dessutom vränger och skruvar de sig i turbulent vind. Därför måste solcellerna monteras på ett flexibelt sätt så de inte knäcks. Det går alltså inte att limma dem direkt mot vingprofilerna.
Cockpiten, utrymmet för människan
Cockpiten består av ett chassi uppbyggt av svarta kompositmaterialplattor, där alla manöverorgan, säte, syrgasflaskor, datorer mm är monterat. Utanpå detta trär man ett aerodynamiskt hölje som dessutom är temperaturisolerande.
Under arbetet tar man av den aerodynamiska huven och ställer den bredvid. Monterad bakom huven, närmast vingen, finns ytterligare en kortare avtagbar del som också kan tas av. Den ligger längst nere till vänster i bilden. Det gula materialet på dess insida är den extrema temperaturisoleringen.
Cockpiten är inte uppvärmd och har ingen tryckkammare, men klarar ändå att hålla piloten vid behaglig temperatur trots en utomhustemperatur mellan +40 … –40 grader. Den är isolerad med samma material som man har i moderna kylskåp. Den värme som flyginstrumenteringen och radiosändarna avger, några hundra watt, och den värme som pilotens kropp avger, cirka 100 watt, räcker för att hålla värmen på 27.000 fots höjd.
Sätet är lite speciellt. Piccard beskrev det som ”bättre än Swissair” eftersom det förutom upprätt också medger lutning bakåt och helt nedfällt sovläge så att piloten kan sträcka ut benen helt och hållet. Den lustiga U-formade luckan mitt i sätet är helt enkelt toaletten. Där inunder står en hink med lock, kantänka.
Instrumenteringen är standard glasinstrumentering (elektroniska instrument simulerade på bildskärmar) samt en fallback med gammaldags mekaniska flyginstrument. De senare går sällan sönder men kräver en vakuumpump för drivning.
Klicka på bilden för att få se en förstorad CAD-ritning. Bild: Solar Impulse
Cockpitens rymd är 3,8 m³ inklusive plats för syre och mat. De gröna tuberna bakom pilotens huvud är syrgasbehållarna från sponsorn Air Liquide. Den långa pinnen som sticker ut framtill är pitotröret, alltså luftintaget till fartmätaren. Farten mäts som tryckskillnaden mellan den luft som pressas in genom pitotrörets nos och omgivningstrycket (det statiska trycket), men för att mätningen ska bli korrekt måste inluften tas från en plats långt ifrån flygplanet, som inte påverkas av tryckgradienter eller luftvirvlar nära flygkroppen. Samma princip används på till exempel stridsflygplan, som också har en lång spets framtill. Trafikflygplan har emellertid bara ett kortare pitotrör på sidan om cockpit. https://en.wikipedia.org/wiki/Pitot_tube
Menyn ombord är en aning begränsad, även om man försökt hålla sig till den mat som respektive pilot föredrar. Piloten får tillgång till 3,4 kg mat per dygn, 2,5 liter vatten och därutöver en liter sportdryck. Det blir totalt 34,5 kilo proviant för en femdygnsflygning.
Dessutom finns en fallskärm och en livflotte. När Piccard fick frågan om vad hans värsta mardröm var, svarade han:
– Att behöva hoppa i fallskärm och sedan hamna i kallt vatten och behöva ligga på en livflotte i tre dagar innan man blir räddad.
Flygegenskaper
Högervingen är enorm. Notera stången som hänger ned från motorgondolen närmast, som en assistent ska hålla i för att planet inte ska välta under starten.
Startsträckan är förvånansvärt kort. Och det går att cykla ikapp planet under starten. https://www.youtube.com/watch?v=UD_en1spjXs
En pilot i publiken frågade hur det var att flyga det.
– Nja, alltså, det flyger, svarade Bertrand. Men man måste lära sig hantera det och det är skrämmande till en början. Vingytan är så stor och flygplanet så lätt så att minsta turbulens gör det instabilt.
Flygegenskaperna är unika och driver enligt uppgift en stridspilot till vansinne. I och med det enorma vingspannet i förhållande till den låga vikten påverkas planet väldigt lätt av sidvindar och turbulens. Redan vid 5 graders lutning ringer varningsklockorna (skakningar från vibratorer i pilotens händer). Under utvärderingsfasen i simulator använde sig teamet av en erfaren pilot från NASA för att prova ut landningsegenskaperna. Det gick inget vidare. NASA-piloten kraschade varenda gång han försökte landa.
Normalt vill en pilot att planet ska svara omedelbart med en rörelse när man gör en åtgärd med ratten. Så icke Si2. Den kan ta flera sekunder på sig att svara. Då gäller det att inte ligga på med ratten och tänka ”men kom igen då. Sväng nån gång” för då är det för sent. När reaktionen kommer, har man redan överreagerat och måste kompensera och kommer oundvikligen att hamna i oscillationer. Istället är det tålamod som gäller. Gör ett välavvägt roderutslag och vänta.
För att kunna klara av att flyga oavbrutet och sova då och då i fem dygn måste piloten ha hjälp av en ovanligt avancerad autopilot. Sådana finns det massor av på marknaden, men franska Altran har specialbyggt ett sk Stability Augmentation System (SAS) anpassat för just detta flygplan. En vanlig autopilot håller flygplanet på en förutbestämd höjd och kurs, medan ett SAS använder flygplanets styrorgan för att dämpa ut planets svängningar. Ett SAS-system kan automatiskt stabilisera flygplanet kring en eller flera axlar.
Simulatorn
Samtidigt med att flygplanet konstruerades, byggde man en flygsimulator för piloterna att öva i. Den byggdes med de flygegenskaper man bestämt vid konstruktionen och simulationerna i CATIA. Efter att flygplanet byggts klart rent fysiskt kunde man börja provflygningar och försöka se hur nära verkligheten simulationen var. Den visade sig vara mycket nära verkligheten, men fick ändå justeras en del.
Efter att man verifierat att simulatorn var en trogen avbild av verkligheten började man göra en otrolig massa simulerade flygningar jorden runt i väldigt många olika vädersituationer för att lära sig hantera flygplanet, på ett ofarligt sätt. Dessutom måste man förstå hur planet bär sig åt med olika nyttolaster och hur det klarar sig med olika laddnivåer i batterierna. Det visade sig till exempel vara optimalt att flyga på 9000 meters höjd på dagen och 2500 meter på natten. 9000 meter är ovanför molnen där solen kan ladda batterierna, men eftersom batteriladdningen bara räcker till lägre motoreffekt om man ska klara hela natten, måste man flyga lägre, där luften är tjockare (men luftmotståndet större).
En annan sak som behövde övas var den långa 72-timmarsflygningen över Atlanten. Men behövde få svar på hur piloterna skulle sitta och hur de skulle vila, metoder för att kunna sova på ett ofarligt sätt, hur man åt och gick på toaletten och hur piloten skulle reagera på en så långvarig ensamflygning. Detta undersöktes med hjälp av EEG- och EKG-elektroder på provflygaren. EKG kommer också att användas vid den slutliga jordenruntflygningen (se nästa avsnitt).
Sanningen är att man redan flugit jorden runt i simulatorn och till exempel försökt komma på hur man ska flyga för att slippa nedisning. Flygplanet har ingen möjlighet till avisning.
Publicitet = satellitkommunikation
Googles vice VD Alan Eustace hoppade fallskärm från stratosfären, högre än Felix Baumgartner, men ingen visste om det, för han hade inte pratat om det på Internet. Numera måste man finnas med på fejan, twitter och google+ med mera för att synas i världen. Givetvis gäller detta även för jordenruntflygningen med Si2. Piloten har en surfplatta på vilken han kan läsa och skriva e-post etc, utöver att han kan se flygkartor och dito väderbilder. En surfplatta är inte pålitlig, så dessutom har piloten en vanlig flygradio för både röstkommunikation och telemetri. Stora delar av resan går över hav och obebodda trakter, varför all sådan kommunikation går via Inmarsat.
Piloten kommer att ligga ute på Internet under hela flygningen och twittra och hålla på (utom när han sover). Det sitter flera kameror i cockpit som ständigt strömmar bilder. För videokommunikationen har man tagit fram ett särskilt komprimerat protokoll som håller bittakten nere till 50 kbps. Hugade journalister kan redan nu (oktober 2014) boka tid för en realtidsintervju med piloterna under flygningen.
Radioutrustningen, inklusive satellitantenn och effektförstärkare väger inte mer än 5 kilo och förbrukar bara 50 watt från batterierna.
Telemetrin är intressant. Pilotens hjärtverksamhet (EKG) övervakas hela tiden från marken, via satellitlänken, för att man ska kunna se hans tillstånd, vakenhet osv. Dessutom sänds mängder av flygplanets driftparametrar ned till markkontrollen.
Den svåra frågan
Internationella klimatpanelen (IPCC) anger att flygtrafiken idag svarar för omkring 2 procent av de globala utsläppen av koldioxid. Tillsammans med utsläppen av kväveoxider, vattenånga och effekter från kondensstrimmor, beräknas flyget svara för 3,5 procent av människans totala påverkan på klimatet. Fram till 2050 kan flygets andel av koldioxidutsläppen stiga till 3 procent och den samlade påverkan på klimatet till 4-15 procent, men mest sannolikt 5-6 procent.
Detta är det egentliga problemet som Piccard och Borschberg vill åt: avgasfria kommersiella flygningar. Men går det? Ytterligare en svår fråga som André Borschberg antydde svaret på under föreställnigen:
– Vad kommer att hända framöver? Hur lång tid kommer det att ta innan eldrivna flygplan blir ett realistiskt alternativ till jetflygplan? Med tanke på att flygbränsle är 49 gånger mera effektivt som energibärare.
Han svarade ungefär:
– Bröderna Wright hade ingen aning om hur man byggde passagerarplan för 200 passagerare och det har inte vi heller. Med tanke på att flygbränsle är så mycket effektivare än batterier kommer vi inte att ha eldrivna passagerarplan i morgon, Men det kommer. Jag tror att kortare flygningar med femtio passagerare kommer att bli möjligt inom tio år, men att flygbranschen kommer att vilja vänta längre.
Solar Impulse 1 landar på natten. All belysning är lysdioder, naturligtvis. Hela belysningssystemet inklusive kablage och spänningsomvandlare väger något mindre än 2 kg.
Efterspel
Flygningen Jorden runt gick bra. Alltihop började i Masdar City i Abu Dhabi den 9 mars 2015. Man flög mellan 50 och 100 km/t österut via Oman, Indien, Stilla Havet, Hawaii, USA, över Atlanten till Spanien, Kairo och tillbaka till Abu Dhabi den 26 juli 2016. Det var många stopp på vägen och farten var inte särskilt hög, så det hela tog 16 månader. Dessutom gick batterierna sönder och fick bytas i Hawaii. Det viktiga är att man drog många lärdomar om sol- och batteridrift och att det hela fungerade som avsett.
Läs mer
Solar Impulse: https://aroundtheworld.solarimpulse.com/
Dassault Systèmes och CATIA: https://www.3ds.com/insights/customer-stories/solar-impulse
Bertrand Piccard: https://bertrandpiccard.com/
