Текст уведомления здесь

К Солнцу

Как подняться в стратосферу на солнечных крыльях

К 2020 году швейцарский проект SolarStratos планирует запустить в стратосферу самолет, получающий энергию исключительно от солнечных батарей. Двое пилотов должны будут провести в негерметичной кабине самолета несколько часов. Корреспондент «Чердака» побывала на презентации проекта в Москве и узнала, как будет выглядеть полет «Стратоса» и зачем вообще швейцарцам он нужен.
Добавить в закладки
Комментарии

Вверх

С воздухоплаванием у Швейцарии особые отношения. Именно здесь родился изобретатель стратостата Огюст Пикар. В 1931 году он совершил первый полет на своем изобретении в верхние слои атмосферы, поднявшись на 15 километров над немецким городом Аугсбургом. Воздухоплавателем был и его сын Жак, а в 2015—2016 годах внук Бертран облетел земной шар, но теперь уже не на воздушном шаре, а на самолете на солнечных батареях Solar Impulse. Интересно, что у этого проекта есть «побратим». Это тоже самолет на солнечных батареях, тоже швейцарский, и даже название у него похожее — SolarStratos. Оба проекта, по словам главного пилота SolarStratos Рафаэля Домжана, дружат и сотрудничают, но это разные команды с разными целями.

Рафаэль Домжан не только пилот, но и один из основателей фонда SolarPlanet, финансирующего исследования в области возобновляемой энергии и энергоэффективности. Для популяризации идей новой энергетики фонд устраивает «экоприключения». Например, в 2012 году состоялось кругосветное путешествие на лодке, моторы которой питались энергией, полученной от солнечных батарей. Теперь у команды проекта новая задача — впервые в истории отправить пилотируемый самолет на солнечных батареях в стратосферу, на высоту 25 километров — туда, где уже видны звезды и кривизна поверхности Земли.

Фото с высоты 30 км, сделанное со стратостата эксперимента E-MIST NASA. Фото: NASA
Фото с высоты 30 км, сделанное со стратостата эксперимента E-MIST NASA. Фото: NASA

SolarStratos, как и Solar Impulse, — самолет, движущийся за счет электромотора, который работает исключительно за счет солнечной энергии. Он собирает ее солнечными панелями общей площадью 22 квадратных метра, расположенными на крыльях, и запасает в литий-ионном аккумуляторе мощностью 20 киловатт-час (мощность электроплиты, для сравнения, достигает 8 киловатт-часов). Длина самолета — 8,5 метра, а весит он всего 450 килограммов. Solar Impulse, к примеру, весит 2,3 тонны.

Кадры из кругосветного полета Solar Impulse. Источник: SOLAR IMPULSE / Youtube

Панели «Стратоса» достигают рекордной на сегодняшний день эффективности в 24,6%. Мотор раскручивает пропеллеры — они придают самолету ускорение и помогают набрать высоту. Электродвигатель не такой мощный, как дизельный, и самолет не сможет быстро взлететь на большую высоту, как это делают обычные самолеты. Также он не сможет и быстро спуститься.

Первый испытательный полет SolarStratos состоялся в Швейцарии 5 мая 2017 года: самолет поднялся в воздух над городом Пайерн. Правда, максимальная высота составила всего 300 метров и самолет летел на ней всего шесть минут.

Взлет SolarStratos на испытаниях в Пайерне. Фото: J. Revillard / Rezo. ch / SolarStratos

Взлет SolarStratos на испытаниях в Пайерне. Фото: J. Revillard / Rezo. ch / SolarStratos

По словам Домжана, сейчас команда проекта в процессе тестирования — неизвестно даже, способен ли самолет в принципе набрать предполагаемую высоту. Для сравнения: максимальная высота полета его «побратима» Solar Impulse — 12 километров, но Бертран Пикар не поднимался выше 9,5 километра и держался на несколько сотен метров ниже высоты полета коммерческих авиалайнеров. Поэтому пока подъем в стратосферу на электросамолете выглядит как настоящая авантюра.

Как будет проходить полет

Рафаэль Домжан со вторым пилотом намерены долететь до верхней границы нижнего слоя стратосферы с трех попыток: в 2018 году подняться на 10 километров, в 2019-м — на 16−17 километров, и, наконец, в 2020—2021 годах — подняться на рекордную 25-километровую высоту.

Ожидается, что полет будет длиться около шести часов: три часа самолет будет медленно подниматься по широкой спирали, около 13 минут пробудет на предельной высоте и следующие три часа будет так же медленно спускаться.

По словам пилота, самолет взлетит на энергии, запасенной в аккумуляторах, и пилоты постараются как можно раньше задействовать солнечную энергию от солнца уже в процессе полета. Медленное снижение также нужно в том числе для того, чтобы продолжать подзаряжать батареи от солнца. Ставится задача вернуться с тем же количеством энергии в аккумуляторах, с каким взлетали.

Художественное изображение полета SolarStratos. Источник: SolarStratos / Youtube

— Мысль достаточно очевидная: чем выше вы поднимаетесь, тем больше энергии Солнца, которую могут получить солнечные батареи, — говорит Рафаэль Домжан. — Инсоляция [мощность солнечной радиации, измеряемая в Вт/м

2

] в верхних слоях атмосферы достигает 1360 ватт на квадратный метр — это на 35% больше по сравнению с тем, что мы имеем у поверхности Земли. Но зато на высоте, где мы будем лететь, очень низкие температуры, порядка 60—70 градусов, и нужен летательный аппарат, способный выдержать их.

Нюанс в том, что кабина SolarStratos неотапливаемая и негерметичная — иначе она существенно утяжелила бы самолет. Недостаток кислорода сказывается на организме уже на высоте свыше 3 тысяч метров, а так называемая «летальная зона» — высота, пребывание выше которой принято считать гибельным (по крайней мере для альпинистов), — начинается на высоте 8 километров. Так что фактически несколько часов пилоты будут находиться в не подходящих для жизни условиях. Поэтому главная надежда швейцарских воздухоплавателей — на теплые, прочные и герметичные скафандры, которые для них делают в России, на предприятии «Звезда» имени Г. И. Северинова, том самом, которое когда-то создало скафандры для Юрия Гагарина и первого космонавта в открытом космосе Алексея Леонова.

Именно Леонов, по словам генерального директор «Звезды» Сергея Позднякова, и познакомил его со швейцарским проектом.

 — Ко мне подошел Леонов и сказал, что вот есть такая команда, которой он помогает и которая ему импонирует, и предложил поучаствовать в этой затее. После этого состоялась встреча, из которой мы поняли, что это непростая задача — надо не только пребывание в космосе устроить, но и уложиться по весу, а космонавту — похудеть на 5−6 килограммов, — рассказывает Поздняков.

Рафаэль Домжан. Фото: Ali Eichenberger

Рафаэль Домжан. Фото: Ali Eichenberger

Имею скафандр — готов путешествовать

«Звезда» — разработчик систем жизнеобеспечения высотных полетов и космических исследований, средств спасения при авариях и систем дозаправки самолетов топливом в полете. По словам Позднякова, предприятие в проекте SolarStratos преследует не коммерческие, а исследовательские цели.

Скафандры для швейцарских воздухоплавателей разработали на базе спасательного скафандра для космонавтов, которые используются сейчас: .

— Космонавты используют его на так называемых опасных участках полета, когда возможна разгерметизация капсулы, — взлет, посадка, стыковка, — говорит Поздняков. — Принципиальная разница в том, что эти скафандры рассчитаны на достаточно недолгое пребывание в негерметичной кабине — до двух часов. Они сделаны по так называемой вентиляционной схеме, когда подается кислород, углекислый газ выводится и так далее. А вообще, когда космонавт находится в скафандре, у него открыт шлем, перчатки сняты, потому что разгерметизация, как правило, не происходит мгновенно. Если пилот понимает, что давление падает, он закрывает шлем и надевает перчатки.

По его словам, в скафандрах для SolarStratos система жизнеобеспечения другая: у них повышенные требования к герметичности, в них установлен специальный охладительный патрон и система вентиляции, обеспечивающая циркуляцию воздуха внутри скафандра, но не допускающая его выбросов наружу. Предполагается, что в таком защитном костюме пилот будет находиться около шести часов.

— Таких скафандров несколько, и один из них подогнан специально под Рафаэля по размеру, но возможно, понадобятся какие-то доработки, потому что ключевое — проверки в реальной кабине самолета, которые до сих пор не сделаны. Это следующая стадия работ, которой надо заняться, — говорит Поздняков.

Разработка экипировки пилота еще не закончена — на предприятии ждут от SolarStratos более подробных схем устройства самолета, чтобы сделать макет и проводить испытания на нем. Также идет подбор термоизолирущего слоя, чтобы человек на высоте не охлаждался, но и не нагревался, ведь, по сути, он будет в скафандре как в термосе. Также необходимо придумать, как сделать скафандр более гибким и удобно поместить его в самолет.

Художественное изображение полета SolarStratos. Иллюстрация: Creatorz Deitz

Художественное изображение полета SolarStratos. Иллюстрация: Creatorz Deitz

Во имя экологии

По словам Рафаэля Домжана, цель SolarStratos, как и других проектов фонда, — показать перспективность солнечной энергетики и вдохновить мировое сообщество на дальнейшие исследования в области защиты окружающей среды и возобновляемой энергии. Но у использованных для электросамолета технологий найдется, возможно, и более практическое применение.

— Опыт перелетов на солнечной энергии можно использовать не только для грузоперевозок на небольшие расстояния, но и для подпитки дронов, которые будут постоянно находиться на большой высоте и заменят телекоммуникационные спутники, — это будет новый шаг в телекоммуникации, — говорит Домжан.

В российской компании «Ротек», намеренной совместно с группой компаний «Ренова» отправить в облет вокруг Земли собственный самолет на солнечных батареях в 2020 году, также уверены в дальнейшем развитии технологий в этом направлении:

— Нельзя сказать, что через 10 лет Airbus сделает самолет на 400 пассажиров, который будет летать на энергии Солнца, но перспективы у этого, конечно, есть, — говорит директор департамента по связям с общественностью «Ротэка» Денис Белозеров. — Мы на своем самолете отработаем технологии — энергосиловые установки на солнечной энергии, которые потом можно применять и для дронов, и для самолетов, на любом водном транспорте. Поле очень широкое.

Художественное изображение полета SolarStratos. Иллюстрация: Creatorz Deitz

Художественное изображение полета SolarStratos. Иллюстрация: Creatorz Deitz

Дроны на солнечных батареях, по его словам, тоже перспективное направление развития:

— Как сейчас происходит составление карт — с помощью фотосъемки со спутника. Если у вас между спутником и поверхностью лежат облака, то земли не будет видно. А беспилотник на солнечной энергии может спуститься ниже облаков и провести всю эту съемку. Мониторинг больших лесных массивов от пожара, мониторинг трубопроводов, а у нас, мне кажется, самая большая в мире система трубопроводов — и газовых и нефтяных… Сложнее сказать, где это не нужно, — говорит Белозеров.

По словам Рафаэля Домжана, в Европе немало людей критикует проекты SolarPlanet, считая, что его создатели призывают «вернуться назад в пещеры» ради сохранения окружающей среды от вредных выбросов традиционного горючего.

— Но это не то, что мы хотим сделать, — говорит Домжан. — Мы хотим показать, что у нас есть технология, использующая энергию Солнца. Энергия для изменений, а не для возврата в пещеры.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Дайте две

Как трансплантируют почки и при чем тут математика

3 апреля 1933 года. В хирургическое отделение Херсонской городской больницы попадают 60-летний мужчина с переломом основания черепа и 26-летняя женщина с острой почечной недостаточностью из-за отравления сулемой (хлорид ртути). Мужчина быстро скончался, и заведующий отделением Юрий Вороной решил попытаться спасти женщину, пересадив ей почку умершего.
Добавить в закладки
Комментарии

Пересадка почки рассматривалась как временная мера на период острой почечной недостаточности. Орган пересадили на бедро женщины, на бедренные артерию и вену. Операция прошла успешно, и почка начала функционировать. Но без иммунодепрессантов, которые предотвращают отторжение донорского органа, больная скончалась через два дня после операции.

Так впервые в истории человеку пересадили трупную почку. Более того, эта операция доказала, что почки недавно умерших людей могут оживать и функционировать в новом теле.

Первую успешную временную пересадку почки, после которой пациент выжил, провели в Бостоне 14 лет спустя, в 1947 году, американские хирурги Чарльз Хуфнагель, Эрнест Лендстейнер и Давид Хьюм. Они пересадили трупную почку на сосуды плеча молодой женщине с септицимией, осложненной острой почечной недостаточностью. Пересаженный орган отлично функционировал: почка выделяла мочу в течение нескольких суток и спасла женщине жизнь.

В декабре 1954 года американский хирург Джозеф Мюррей впервые в истории успешно пересадил почку от живого человека — однояйцевого близнеца больного. В 1959 году хирург смог успешно пересадить человеку почку от неродственного донора, а в 1969 году — от трупа. За эти работы Мюррея в 1990 году догнала Нобелевская премия, которую, как мы знаем, любят вручать после того, как открытие будет проверено временем. [ ... ]

Читать полностью

Бремя творцов

Получится ли у нас выжить в эпоху синтетической биологии?

Создание вируса с нуля сегодня становится вполне посильной задачей не только для специалистов в лабораториях, но и для энтузиастов-биохакеров с их гаражными исследованиями. Все это сулит огромные возможности и одновременно — труднооценимые опасности. Станут ли рукотворные биологические вирусы в недалеком будущем такой же обыденностью, как компьютерные в наши дни?
Добавить в закладки
Комментарии

Профессор вирусологии Дэвид Эванс получил отказ в публикации своей статьи в журнале Science. Именно этот простой факт скрывался за многословной и подчеркнуто вежливой формулировкой Каролины Эш, редактора журнала. «Мы признаем ваше техническое достижение, но в конечном итоге пришли к выводу, что публикация не предоставит читателям Science нового биологического знания в достаточной мере, чтобы перевесить значительное административное бремя, которое представляет для редакции ваша рукопись, будучи исследованием двойного назначения».

За два года работу канадского профессора обсуждали на специальном комитете ВОЗ, рукопись просматривали в подведомственных канадскому Минздраву агентствах. Принимать статью Эванса отказались топовые научные журналы Science и Nature Communications. Лишь в январе этого года она была опубликована в бунтарском PLoS ONE. Что же такого сделал доктор Эванc и почему предать огласке результат его работы оказалось столь трудно?

Каролина Эш в чем-то права — в общем-то, в работе Эванса нет ничего революционного. Пользуясь более или менее известными технологиями, команда профессора воскресила предположительно вымерший вирус лошадиной оспы. Однако для того, чтобы понять мотивы исследователей и страхи редакторов Science, нам придется ненадолго отвлечься от этого исследования и обратиться к истории.

Поверженный враг [ ... ]

Читать полностью

Биосфера на вынос

Как покорить другую планету, взяв с собой кусочек своей

Если нам вздумается заселить другую планету, то после того, как проблема транспортировки будет решена (а прогресс в этом отношении определенно есть!), мы столкнемся с другой — той, что там все совсем не так, как здесь. Наш организм приучен дышать земным воздухом и получать энергию из пищи земного происхождения. Поэтому колонистам других миров придется взять кусочек «родной Земли» с собой. О том, как это сделать, «Чердак» поговорил с российскими энтузиастами частной космонавтики, которые работают над созданием одного из ключевых элементов системы жизнеобеспечения — фотобиореактора.
Добавить в закладки
Комментарии

Идея команды «435nm» в том, чтобы создать замкнутую систему жизнеобеспечения на основе фотобиореактора. В реакторе культивируются микроводоросли, которые, как и полагается растениям, поглощают углекислый газ и производят кислород. А заодно могут послужить пищей для более высоких звеньев пищевой цепочки.

Сама идея не нова, но инженеры обещают новый уровень ее воплощения — в частности, они уже подобрали оптимальную длину волны, при которой рост водорослей идет максимальными темпами; название проекта — как раз отсылка к найденной величине. Создан и первый прототип установки для производства водорослей — в данном случае хлореллы. «Чердак» выяснил подробности у создателей проекта — инженера, кандидата технических наук Александра Шаенко и доктора биологических наук, ведущего научного сотрудника Института медико-биологических проблем РАН Маргариты Левинских.

[Ch.] Были ли уже подобные проекты в прошлом и чем отличается ваш?

[Маргарита Левинских] Безусловно, были. Это огромный пласт исследований, которые вели ученые в Институте медико-биологических проблем РАН и красноярском Институте биофизики РАН с 60-х годов прошлого века. И надо сказать, «земные» испытания таких систем проходили вполне успешно. Человек по несколько месяцев жил в среде, сформированной водорослями и другими растениями. Представьте, 45 литров суспензии водоросли полностью обеспечивают газообмен человека и регенерацию воды. Особенность «435 нм» — в использовании новых технологий, ведь за полвека многое изменилось, в том числе появилась возможность тонкого подбора спектра, при котором выращиваются водоросли. [ ... ]

Читать полностью