Літаки на сонячній енергії зможуть літати місяцями без посадки: що з’ясували вчені

Американські науковці розробили концепцію безпілотного літака на сонячних батареях, який зможе залишатися в повітрі тижнями або навіть місяцями без посадки. Головною перешкодою залишається недостатня місткість акумуляторів, однак новітні розробки вже наближаються до показників, необхідних для безперервного польоту.

Про це пише ACS Energy Letters.

Дослідники Гарвардського та Мічиганського університетів працюють над можливістю створення літальних апаратів, які використовуватимуть винятково сонячну енергію. Такі безпілотники зможуть тривалий час перебувати над певною територією та збирати інформацію без необхідності регулярно повертатися на землю.

Найбільша проблема сонячної авіації пов’язана з нічними польотами. Удень фотоелектричні панелі можуть виробляти електроенергію, але після заходу сонця літаку доводиться використовувати запасену енергію.

Для безперервної роботи апарат має накопичувати достатньо електроенергії протягом світлового дня. Цього запасу повинно вистачати не лише для підтримання польоту вночі, а й для живлення бортового обладнання.

Науковці Крейг Маскареньяс і Джим Андерсон запропонували концепцію роботизованих літаків, які працюватимуть у стратосфері. На цій висоті вони зможуть отримувати необхідну сонячну енергію для тривалого перебування в повітрі.

За оцінками дослідників, таким апаратам потрібно відносно небагато енергії для підтримання польоту. Однак акумулятори мають поєднувати велику місткість із невеликою вагою, оскільки надмірна маса батарей ускладнює роботу літального апарата.

Науковці підрахували, що для реалізації концепції потрібні акумулятори з питомою енергією приблизно 500 Вт·год/кг. Це вдвічі більше за показник близько 250 Вт·год/кг, характерний для батарей електромобілів.

Водночас технології накопичення енергії поступово наближаються до необхідного рівня. Експериментальні та спеціалізовані акумулятори вже можуть досягати приблизно 400 Вт·год/кг.

Таких показників поки недостатньо для реалізації запропонованої концепції в повному обсязі. Крім того, високоефективні акумулятори залишаються дорогими, що обмежує можливості їхнього широкого використання.

Однак Крейг Маскареньяс зазначає, що вартість таких елементів живлення швидко знижується. Подальше вдосконалення акумуляторів може зробити тривалі польоти на сонячній енергії доступнішими.

Одним із головних напрямів використання таких безпілотників може стати спостереження за кліматом. Літаки зможуть протягом тривалого часу збирати інформацію про атмосферні процеси та зміни навколишнього середовища.

Особливо корисними вони можуть виявитися під час моніторингу ураганів і масштабних лісових пожеж. На відміну від апаратів, які змушені регулярно приземлятися для заправлення або заряджання, сонячні безпілотники потенційно забезпечуватимуть безперервне спостереження.

Ще одна перевага — можливість багаторазово пролітати над однією територією протягом кількох місяців. Це дозволить дослідникам отримувати дані за тривалі проміжки часу та зменшувати витрати на проведення спостережень.

Науковці розраховують, що вдосконалення акумуляторних технологій поступово усуне головне обмеження таких літальних апаратів. Наразі експериментальні батареї вже досягли показника близько 400 Вт·год/кг, тоді як для запропонованих тривалих польотів потрібно приблизно 500 Вт·год/кг.