Aeronaves solares en vuelo permanente para llevar Internet a zonas remotas

El avi¨®n 'Solar Impulse 2' complet¨®, el pasado 23 de junio, el primer vuelo solar a trav¨¦s del Atl¨¢ntico, desde Nueva York hasta Sevilla, en 70 horas. Un avance significativo en la aplicaci¨®n de la propulsi¨®n el¨¦ctrica en aviones. Sin embargo, el Solar Impulse no es el primero ni tampoco es el ¨²nico avi¨®n el¨¦ctrico capaz de mantener el vuelo durante largos per¨ªodos de tiempo.

Ya a finales de la d¨¦cada de los setenta y principios de los ochenta, la NASA inici¨® el programa Pathfinder. El proyecto estaba dedicado a la investigaci¨®n y el desarrollo de una aeronave capaz de mantenerse en vuelo durante largos periodos de tiempo y a gran altura, principalmente para servir en tareas de vigilancia y de observaci¨®n.

En lo a?os noventa, la aeronave NASA Pathfinder Plus vol¨® a casi 25.000 metros de altitud, estableciendo entonces el r¨¦cord para una aeronave el¨¦ctrica. Un proyecto sucesor de aquel, el prototipo 'Centurion/Helios', se dise?¨® para ascender incluso m¨¢s all¨¢ de los 30.000 metros y volar durante semanas o meses consecutivos, sin parar.

Provisto con bater¨ªas y con paneles solares cubriendo la superficie alar, una aeronave el¨¦ctrica no tripulada que sea capaz de producir suficiente electricidad para funcionar d¨ªa y noche podr¨¢ mantenerse en el aire durante largos periodos de tiempo. Tanto como indefinidamente, sirviendo por tanto como sat¨¦lite atmosf¨¦rico o atmosat.

El avi¨®n el¨¦ctrico Greased Lightning GL-10, un ejemplo de potencia el¨¦ctrica distribuida. / NASA Langley / David C. Bowman

Un sat¨¦lite atmosf¨¦rico tiene esencialmente el mismo prop¨®sito que un sat¨¦lite espacial en ¨®rbita terrestre baja, pero el sat¨¦lite atmosf¨¦rico se mantiene dentro la atm¨®sfera terrestre. Como el atmosat asciende directamente desde tierra y se puede recuperar y trasladar resulta m¨¢s vers¨¢til y tambi¨¦n m¨¢s econ¨®mico que un sat¨¦lite espacial que requiera un cohete propulsor para alcanzar su ¨®rbita. El avi¨®n solar NASA Pathfinder fue uno de los primeros desarrollos de sat¨¦lite atmosf¨¦rico de ese tipo, concepto que incluye tambi¨¦n los globos y los sat¨¦lites inflables.

Este tipo de aeronaves solares y aut¨®nomas resultan posibles gracias a las mejoras en la propulsi¨®n el¨¦ctrica, en la energ¨ªa solar, en la inform¨¢tica y tambi¨¦n al desarrollo de materiales m¨¢s ligeros y resistentes. En aviaci¨®n son numerosas las ventajas de la propulsi¨®n el¨¦ctrica y ya se considera que el reemplazo total de las turbinas por motores el¨¦ctricos es cuesti¨®n de tiempo.

Los motores el¨¦ctricos son t¨¦cnicamente mucho m¨¢s simples que los motores de combusti¨®n. Un motor el¨¦ctrico no necesita toma de aire ni tampoco salida para los gases de escape; tampoco requiere suministro de combustible, ni de aceite ni de refrigerante. Y adem¨¢s son m¨¢s peque?os y m¨¢s ligeros a igual o mayor potencia.

Este tipo de aeronaves solares y aut¨®nomas resultan posibles gracias a las mejoras en la propulsi¨®n el¨¦ctrica, en la energ¨ªa solar, en la inform¨¢tica y tambi¨¦n al desarrollo de materiales m¨¢s ligeros y resistentes

Todo eso simplifica enormemente instalar los motores en la estructura del avi¨®n. Tambi¨¦n abre la posibilidad para a?adir o quitar motores seg¨²n sea necesario o en base a los requerimientos, preferencias o presupuesto del cliente. Es lo que se conoce como propulsi¨®n el¨¦ctrica distribuida y es aplicable a cualquier tipo de veh¨ªculo el¨¦ctrico, sea un avi¨®n o un coche.

Adem¨¢s, a diferencia de los motores de combusti¨®n, los motores el¨¦ctricos no necesitan quemar ox¨ªgeno. Esto permite que un motor el¨¦ctrico funcione a plena potencia cuando se encuentra a grandes alturas, all¨ª donde el motor convencional ve reducido su rendimiento debido precisamente a que el aire es m¨¢s tenue y hay menos ox¨ªgeno. En los motores el¨¦ctricos tampoco hay que cambiar el aceite lubricante y refrigerante cada cierto n¨²mero de horas de funcionamiento, el motivo por el cual un avi¨®n con motor de combusti¨®n no podr¨ªa volar de forma indefinida aunque repostara combustible en vuelo.

Recientemente, la compa?¨ªa Luminati Aerospace anunci¨® que a finales de este a?o tiene previsto comenzar a fabricar drones, aeronaves no tripuladas, que ser¨¢n capaces de volar por encima de los 20.000 metros. Llegar hasta esa altitud significa que el avi¨®n podr¨¢ alcanzar sin problemas la tropopausa, una zona previa a la troposfera que se encuentra situada por encima de las nubes. En ese espacio, las nubes no puedan bloquear la luz del sol y los vientos son generalmente suaves, facilitando el vuelo de la aeronave.

Seg¨²n Luminati, "el objetivo es construir drones que puedan mantenerse en vuelo permanentemente". La compa?¨ªa prev¨¦ construir "una flota de drones que proporcionen cobertura y acceso a Internet desde el aire a miles de millones de personas" que viven en zonas remotas o sin infraestructuras de telecomunicaciones. El mismo objetivo del Proyecto Loon de Google, pero utilizando drones en lugar de globos aerost¨¢ticos, y de la iniciativa internet.org de Facebook.

Recientemente tambi¨¦n la compa?¨ªa aeron¨¢utica Boeing ha dado a conocer sus planes para el desarrollo de drones alimentados por energ¨ªa solar capaces de mantenerse en vuelo de forma permanente y a gran altitud. Los drones pueden mantener una posici¨®n fija en el aire respecto a la superficie terrestre y servir as¨ª como repetidores para redes terrestres de telecomunicaciones, como complemento o como reemplazo a los costosos sat¨¦lites de comunicaciones.

Otras aplicaciones para ese tipo de drones incluyen desde fines cient¨ªficos a operaciones de b¨²squeda y rescate adem¨¢s de tareas de inteligencia, de reconocimiento y de vigilancia.