Samolot czerpiący energię ze słońca

Zasilany energią słoneczną samolot Phoenix będzie mógł szybować 24 godziny na dobę, na wysokościach uniemożliwiających dostrzeżenie go "gołym okiem". Jego zadaniem będzie zdobywanie informacji m.in. na temat zagrożenia pożarowego, stanu powodziowego czy zmian stanu atmosfery. Nad bezzałogowym samolotem stratosferycznym pracują właśnie naukowcy z warszawskiego Instytutu Lotnictwa.

Realizowany przez nich projekt został dofinansowany kwotą ponad 10 milionów złotych z Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007-2013, w ramach konkursu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Dlaczego stratosfera?

Jak wyjaśnił PAP jeden z konstruktorów Phoenix, inż. Krystian Woźniak z Instytutu Lotnictwa, stratosfera to przestrzeń między 10 a 50 km n.p.m., a projektowany samolot stratosferyczny będzie szybował między 15 a 20 km n.p.m.

Obszar od 0 do 15 km n.p.m. jest użytkowany przez lotnictwo zarówno cywilne jak i wojskowe. Zasady wykonywania lotów wykonywane są według ściśle określonych regulacji prawnych. "Obszar powyżej 15 km nie podlega tej kontroli i można wykonywać loty zgodnie z trasą wynikającą jedynie z charakteru prowadzonej misji. Operator samolotu jest uniezależniony od ruchu lotniczego, który odbywa się nad obserwowanym terenem, co ma również bardzo istotny wpływ na bezpieczeństwo, bo eliminuje możliwość kolizji" - tłumaczy Woźniak.

Dodał, że na tej wysokości wiatr nabiera znacznie mniejszych prędkości, co jest szczególnie istotne ze względu na większe bezpieczeństwo stosunkowo delikatnej struktury samolotu.

Ważnym powodem, dla którego samolot będzie latał właśnie na poziomie stratosfery jest jego zasilanie przez energię słoneczną. "Na dużych wysokościach ilość energii ze słońca przypadającej na 1 metr kwadratowy powierzchni jest wyższa od tej, którą można uzyskać na powierzchni Ziemi" - opisuje naukowiec.

W ciągu dnia samolot będzie więc zasilany energią elektryczną pochodzącą z ogniw słonecznych. Musi być jej na tyle dużo, by można było naładować akumulatory, które z kolei zasilą samolot podczas pracy w nocy.

Jak mówi inż. Woźniak, taki sposób zasilania umożliwia kontynuowanie lotu bez konieczności lądowania. "Dzięki temu będzie można prowadzić nieustannie działania operacyjne. Jest to bardzo cenna właściwość zwłaszcza w sytuacjach kryzysowych, gdzie informacje o aktualnym stanie zagrożenia są kluczowe do podjęcia decyzji" - dodaje.

W zależności od powierzonej misji w samolocie umieszczane będą kamery optyczne, termowizyjne lub radary SAR (Synthetic Aperture Radar). Zbierane przez nie informacje będą miały różnorodne zastosowanie.

Monitorowanie obiektów, mapy i badanie stanu atmosfery

Samolot będzie mógł przede wszystkim ułatwiać zarządzanie sytuacjami kryzysowymi - np. gaszeniem pożarów czy monitorowaniem sytuacji powodziowej. "Wyposażony w kamery pracujące w paśmie widzialnym o rozdzielczości 10-15 cm, pozwala na śledzenie rozwoju sytuacji w czasie rzeczywistym i umożliwia skuteczniejsze dowodzenie jednostkami" - opisuje inż. Woźniak.

Jak wyjaśnia, za pomocą skaningu laserowego (LIDAR) samolot umożliwi również tworzenie map powodziowych. "Promienie świetlne są pochłaniane przez wodę, dlatego tereny objęte powodzią dobrze widać na obrazie ze skanera" - informuje.

Jednym z zastosowań Phoenixa będzie m.in. możliwość obserwacji osób i pojazdów. "Samolot, latając na bardzo dużych wysokościach, jest praktycznie niewidoczny i całkowicie niesłyszalny dla osób znajdujących się na ziemi" - mówi Woźniak. Dzięki temu będzie można dyskretnie obserwować wybrane obiekty odszukiwać i śledzić ścigane pojazdy, wspierać dowodzenie akcji policyjnych przez dostarczanie na bieżąco obrazu sytuacji. Analiza obrazu umożliwi również śledzenie prędkości pojazdów na obserwowanym terenie. Jedynie duże zachmurzenie może spowodować, że samolot nie będzie mógł zrealizować wspomnianych wyżej zadań.

"System zasilania samolotu umożliwia ciągłe nadzorowanie rejonów przygranicznych, wykrywanie naruszania granic lądowych i morskich za pomocą kamer o zdolności rozdzielczej zapewniającej wykrycie i śledzenie nieautoryzowanych pojazdów np. samochodu czy motorówki" - dodaje inż. Woźniak.

Ponadto, przy pomocy Phoenixa będzie można tworzyć m.in.: topograficzne bazy danych, numeryczne modele terenu, przestrzenne modele miast. Ważnym zastosowaniem jest uaktualnianie, obecnie mocno zdezaktualizowanych map zagospodarowania przestrzennego terenu. "Używane w Polsce mapy katastralne (wielkoskalowe - PAP) są bardzo stare. Do dziś na terenie dawnej Galicji są w użyciu mapy austriackie w niespotykanej nigdzie skali 1:2880 i 1:1440. Zakładana jest aktualizacja danych w cyklu 5-letnim, przy czym każdego roku będzie kryte 20 proc. powierzchni kraju" - zaznacza rozmówca PAP.

Samolot Phoenix może być również wykorzystywany do monitorowania stanu upraw, określania pór nawożenia, wykrywania zagrożeń chorobami, szkodnikami, prognozowania wielkości plonów. Poza tym może służyć do badania zmian składu atmosfery oraz poziomu zanieczyszczenia powietrza. "99 proc. pary wodnej znajduje się w troposferze, dlatego z pułapu operacyjnego samolotu - 20 km n.p.m. możliwe jest obserwowanie chmur w czasie rzeczywistym" - tłumaczy Woźniak.

Projekt rozpoczął się 4 stycznia, a zakończy w grudniu 2013 roku. Jak zaznaczył naukowiec, nie dotyczy on jednak budowy urządzeń, a więc kamer optycznych, termowizyjnych czy radarów SAR. Kamera optyczna zostanie zainstalowana na razie jedynie na potrzeby demonstracyjne potwierdzające rzeczywistą możliwość wykorzystania samolotu.

Zdaniem Woźniaka, istnieje bardzo duża szansa na wdrożenie samolotu do produkcji. "Z różnych źródeł - krajowych i zagranicznych - otrzymujemy informację o chęci wykorzystania tego typu samolotu do wsparcia prowadzenia różnego rodzaju działań. Z zagranicy otrzymaliśmy informację np. o potencjalnym wykorzystaniu samolotu na potrzeby monitoringu ruchu morskiego jak również pól naftowych" - deklaruje.

PAP - Nauka w Polsce