[07/05/2013] News
Il fotovoltaico spicca il volo: l'aereo solare inizia la trasvolata degli Stati Uniti d'America
Solar impulse ha effettuato con successo la prima tappa San Francisco-Phoenix
Un pilota svizzero, Bertrand Piccard, ha completato la prima parte di un viaggio di cinque tappe, la missione "Across America", attraverso gli Usa su un aereo ad energia solare. Alimentato da 12.000 celle solari pozionate sulle sue lunghe ali, il Solar Impulse ha compiuto la prima tappa della traversata degli Usa tra il 3 e il 4 maggio. Decollato poco dopo le 6,00 locali dall'aerodromo di Moffett Airfield a Mountain View, vicino a San Francisco (California), ha volato fino dall'aeroporto internazionale Sky Harbor di Phoenix (Arizona) in 18 ore e 18 minuti.
Le celle solari danno energia a 4 batterie che hanno la stessa capacità di stoccaggio di energia di quelle di un'auto elettrica, il che permette all'aereo solare di volare anche al buio. L'aereo, che ha un'apertura alare di 208 metri, è realizzata in fibra di carbonio ed altri materiali leggeri che aiutano a risparmiare energia, ma nonostante la sua struttura esile l'aereo è in grado di volare in condizioni di vento o tempesta. Le cinque tappe statnitensi del Solar Impulse, con le successive soste a Dallas (Texas), Saint Louis (Missouri) o Atlanta (Georgia), Washington, prima di arrivare New York City, dovrebbero dimostrare la fattibilità del viaggio aereo a lunga distanza senza carburante fossile.
Ad ogni scalo l'aereo resta fermo qualche giorno, in modo da consentire ai visitatori di osservarlo da vicino e di intrattenersi con i piloti, Piccard e Borschberg, che si alterneranno nelle diverse tratte.
Il primo velivolo Solar Impulse HB-SIA è stato presentato il 26 giugno 2009. I primi voli di prova sono iniziati nel 2010 e si sono conclusi il 7 luglio 2010, con il primo volo notturno nella storia dell'aviazione solare, durato più di 26 ore.
Nel settembre 2010, Solar Impulse ha volato attraverso la Svizzera, compiendo atterraggi negli aeroporti di Ginevra e Zurigo. Nel 2011 l'aereo ad energia solare ha volato per la prima volta fuori dalla Svizzera, dapprima a Bruxelles e poi a Parigi. Nel 2012, Solar Impulse ha compiuto il volo in 7 tappe da Payerne, in Svizzera, a Rabat, in Marocco e ritorno. L'obiettivo finale è fare il giro completo intorno al mondo nel 2015.
Intanto in Svizzera proseguono i lavori sui materiali d'avanguardia per la prossima versione del velivolo sperimentale a propulsione solare. Piccard e Borschberg non vogliono solo battere record di volo solare ma promuovere l'impiego di tecnologie per le energie rinnovabili. Swissinfo spiega che «Con un'ottantina di partner, tra cui molte società svizzere, che hanno contribuito a concepire, costruire, testare e far volare il prototipo, la quantità e la varietà di ricerche generate dal progetto ha nettamente superato le aspirazioni iniziali».
Intanto, nella Svizzera francese, lontano dai riflettori, si sta costruendo il nuovo Solar Impulse, HB-SIB. «Per i partner industriali di Solar Impulse e il suo consulente scientifico, il Politecnico federale di Losanna (Epfl), l'aereo a energia solare è un concentrato di sfide tecnologiche, tra cui quella di trovare i materiali giusti - sottolinea il giornale svizzero - Non c'è un solo rivetto nel Solar Impulse: tutte le componenti sono incollate insieme. Alla ricerca di un materiale ultra leggero ma resistente, per il loro aereo da sogno, gli ingegneri di Solar Impulse hanno dovuto sviluppare il più possibile la ricerca su materiali compositi. La sfida è stata rilevata dalla Décision SA, che ha prodotto numerose imbarcazioni di Alinghi e un'ala per Yves Rossy (noto come Jetman), e dalla North TPT, due aziende insediate nella regione di Losanna, che lavorano in stretta collaborazione con l'Epfl. È interessante notare che entrambe le società hanno un'esperienza in campo nautico».
Lo scheletro ultraleggero della fusoliera, la cabina e le ali del primo prototipo HB-SIA che sta volando negli Usa sono stati realizzati dalla Décision, in collaborazione con l'Epfl, dopo un anno di test prima di giungere al giusto design con un sandwich di fibra di carbonio a nido d'ape. Per il primo aereo dimostrativo ha utilizzato fogli di fibra di carbonio di soli 93 grammi per m2.
«È alta tecnologia, ma allo stesso tempo molto artigianale - dice il direttore della Décision, Bertrand Cardis - I tecnici stanno preparando i singoli pannelli per la nuova fusoliera Solar Impulse e il loro assemblaggio. Rappresentano 6.000 ore di lavoro al pezzo. L'obiettivo è quello di avere un aeroplano ancora più leggero, con un'apertura alare di 72 metri e più spazio per i pannelli solari. I fogli di carbonio utilizzati per il nuovo velivolo sono tre volte più leggeri della carta: soli 25 grammi per metro quadrato. Per lo sviluppo di progetti estremi ci si deve avventurare in un campo dove si prendono rischi, che si devono poi ridurre al minimo. Ciò ha comportato molte ricerche con il Politecnico federale di Losanna».
Questa è anche una storia molto svizzera di virtuosismo locale: Pascal Vuilliomenet dell'Epfl evidenzia che «La vicinanza geografica dei principali attori della ricerca sui materiali e dello sviluppo di questo progetto costituisce un grande vantaggio, Qui abbiamo un insieme di competenze di valore inestimabile». Infatti, la fornitrice della Décision, la North TPT, è a pochi minuti di auto. La sua sede è in un'ex fabbrica di cavi, e questa società ha sviluppato, per la Coppa America 2007, un nuovo materiale per la vela per Alinghi, creato in uno stampo da un patchwork di pezzi realizzati in un nuovo e rivoluzionario tipo di carbonio composito, che viene utilizzato principalmente per auto, imbarcazioni e treni. Il carbonio composito è costituito da strati di "prepreg" (fibre pre-impregnate di resina a freddo) che vengono saldati tramite la "cottura". La North TPT, in collaborazione con ricercatori dell'Epfl, sta sviluppando un materiale con strati molto più sottili. Composto di molti più strati di fibra, disposti uno sopra l'altro in direzioni diverse, questo materiale è molto più leggero e più resistente dei compositi precedenti. «È come avere più pixel in una fotografia - spiega François Mordasini, direttore della North TPT - Il nuovo materiale è così sottile che ha bisogno di uno speciale robot a comando per sovrapporre i vari strati di fibra e produrre lastre o blocchi di composito di carbonio su misura. Questo può essere usato per produrre le cose più disparate, da canne da pesca a componenti di scatole ingranaggi di Formula Uno. La North TPT ha anche dovuto sviluppare nuovi programmi informatici per il calcolo della struttura composita, atta a gestire strati più numerosi. Con questi presupposti, il nuovo materiale può essere sfruttato pienamente. Abbiamo realizzato una nuova serie di strumenti software che ci permette di ottimizzare i materiali su base individuale».
Robin Amacher e dai suoi colleghi del Laboratorio di meccanica applicata e analisi di affidabilità dell'Epfl stanno testando il composito a strati sottilissimi che ha proprietà differenti rispetto al composito standard e Amacher ha detto a Swissinfo che «La cosa notevole di questo materiale composito è che ha un punto di rottura molto più elevato e la rottura è più pulita. Anche sul piano della resistenza all'usura i risultati sono sorprendenti. Ciò consente al progettista di sfruttare appieno le prestazioni del materiale. Non stiamo solo misurando i valori, ma stiamo anche imparando come si rompono i materiali. Una volta che si sa questo, si possono fare proposte di miglioramento».
L'Epfl ha aderito al progetto Solar Impulse nel 2003, quando ha realizzato uno studio di fattibilità. Da allora è stata lanciata tutta una serie di assi di ricerca, tra cui dei sensori di interfacce uomo-macchina per permettere ai piloti di Solar Impulse di stare all'erta per lunghi tratti. In questo settore sono previsti maggiori approfondimenti durante i test di simulazione del nuovo aereo, in calendario in dicembre.
Vuilliomenet conclude: «Progetti inventivi come Solar Impulse sono utili per noi, non solo per mostrare la tecnologia, ma perché i nostri studenti sono coinvolti in una ricerca innovativa di alta qualità, dove vedono l'applicazione immediata del loro contributo. Tutti i partecipanti beneficiano di questo tipo di trasferimento di tecnologia».