Þann 3. desember 2009 skráði sólarselluflaugin Solar Impulse nafn sitt í sögubækur. Þá flaug þessi veikburða mannaða flugvél 350 m í nokkurra metra hæð yfir flugbraut í Sviss. Solar Impulse er árangur af meira en 6 ára þrotlausu þróunarstarfi, sem náði hámarki núna í júlí þegar þessi mannaða flaug fór umhverfis jörðu á sólarorkunni einni saman.

Forkólfurinn að baki þessu verkefni er einhver helsti ævintýramaður okkar tíma, svissneski geðlæknirinn, loftbelgsfarinn og flugmaðurinn Bertrand Piccard. Draumur hans um að hringa jörðina á sólargeislunum einum saman hófst árið 1999. Þá var hann að verða eldsneytislaus þegar hann ásamt Bretanum Brian Jones voru fyrstir til að fljúga umhverfis hnöttinn viðstöðulaust í loftbelg. Eldsneytisskorturinn kveikti drauminn um að nota viðvarandi orkuuppsprettu í flaug sem gæti náð umhverfis jörðu.

Hópurinn að baki Solar Impulse fór ótroðnar slóðir. Flugvélin var fyrsta mannaða sólarselluflaugin sem tekst á loft undir eigin afli og flýgur á nóttunni á þeirri orku sem sólarrafhlöðurnar hafa náð að safna í sig í dagsljósinu. Solar Impulse þurfti auk þess að halda inn á margar ókannaðar slóðir hvað varðar stærð flaugarinnar, þyngd hennar og hraða.

Frumgerðinni ætlað að sníða af vankanta

Piccard leitaði því liðsinnis landa síns André Borschberg sem er margreyndur orrustuflugmaður. Hann veit öðrum fremur hvaða áskoranir bíða Solar Impulse.

„Allt snýst þetta um samhengi milli sólarsella, rafhlaða, og þyngdar,“ segir Borschberg staddur í höfuðstöðvunum í EPFL Scientific Park í Lausanne. Og það er einmitt þetta rétta jafnvægi milli veigamestu hluta flaugarinnar sem valdið hefur verkfræðingum heilabrotum. Fjölmörg líkön hafa verið hönnuð og prófuð í tölvuhermum þar til endanleg frumgerð var loksins tilbúin. Solar Impulse-verkefnið samanstendur af tveimur flugvélum er nefnast HB-SIA og HB-SIB. Sú fyrrnefnda er frumgerðin og niðurstöðurnar úr fjölmörgum prófum á henni voru nýttar í HB-SIB, en það er sú flaug sem mun fara umhverfis jörðu árið 2012.

Margvíslegar tilraunir sýndu að verkefnið er á réttri leið. Í nóvember 2009 var flauginni ekið á flugbrautinni og í desember 2009 stóðst HB-SIA svonefnd flóarstökks-próf, þegar sem hún flaug 350 m á eigin vélarafli. Þetta próf skiptir sköpum og lofar góðu fyrir komandi flug. Fyrsta næturflugið var reynt í apríl síðastliðinn og athugað var hvernig flugvélin spjaraði sig við 36 stunda flug í háloftunum yfir Sviss. Fari allt að óskum er smíði HB-SIB þegar vel á veg komin. Borschberg áætlar að HB-SIB muni verða tiltölulega skjótt tilbúin þar sem flestir vankantar hafa þegar verið sniðnir af við hönnun frumgerðarinnar HB-SIA.

Sólarsellurnar eru eðli málsins samkvæmt mikilvægastar og Solar Impulse er búin 11.628 kísilmónokristal-sellum, sem þekja vængina og stél flaugarinnar – flatarmál sem nemur 200 fermetrum. Sólarsellur þessar eru hreint ekki þær skilvirkustu sem fyrirfinnast. Í reynd skila þær einungis fjórðungi af þeirri orku sem bestu sólarsellurnar geta afkastað. Hins vegar eru þær afar léttar og sveigjanlegar. Betri sólarsellur fælu í sér meiri þyngd sem var óásættanlegt við hönnunina.

Þegar flogið er á nóttunni eru það rafhlöðurnar sem gegna mestu máli og fjögur sett þeirra, hvert undir sínum mótor, hafa takmarkaða hleðslugetu sem er þó nægjanlega mikil miðað við þyngd flugvélarinnar. Rafhlöðurnar sjálfar vega um 400 kg sem er fjórðungur af heildarþyngd flugvélarinnar,en hún er 1.600 kg.

Skrokkurinn og vængirnir hafa reynst vera annars konar áskorun. Skrokkurinn varð að vera bæði þéttur og sterkur með nauðsynlega loftflæðieiginleika. Lausnin fólst í samanþjappaðri byggingu koltrefja í býkúpuformi, meðan vængirnir eru byggðir upp af 120 koltrefjasúlum með hálfs metra millibili. Það er sveigja súlnanna sem veitir vængjunum sem minnsta loftmótstöðu.

Verkfræðingarnir hafa allan tímann nýtt sér viðurkennd efni, sem þeir hafa aðlagað Solar Impulse. Sem dæmi er afar kostnaðarsamt að þróa nýjar sólarsellur eða rafhlöður og getur tekið 10 – 15 ár samkvæmt Borschberg. Til þess er hvorki tími né fjármagn. Hugmyndin með Solar Impulse er nefnilega að hraða sem mest frumherjastarfinu, til að ná fullkomnlega umhverfisvænu flugi – jafnvel á nóttunni.

Flogið með nýrri aðferð

Solar Impulse hefur ekki aðeins verið mikil áskorun vegna hönnunar. Hin litla þyngd flaugarinnar krefst þess nefnilega að flugmaðurinn endurmeti verklag sitt í fluginu.

„Það er undarlegt en í þessu verkefni þarf maður að gleyma öllu sem maður hefur lært um flug, t.d. er lending Solar Impulse frábrugðin annarra flauga þar sem hægt er verulega á flugvélinni. Hér er þessu öfugt farið: Hraða þarf vélinni til að hámarka stýrigetuna – rétt eins og auðveldara er að stýra hraðbáti í ölduróti með auknum hraða,“ útskýrir Borschberg.

Áður en kom að sjálfu fluginu umhverfis jörðina fengu Borschberg og Piccard möguleika á að æfa sig, m.a. á langri ferð frá Evrópu yfir Atlantshaf til BNA.

Fyrirhugað var að skipta ferðinni í fimm þrep. Hvert stopp varði í um þrjá daga og aðstoðarmenn voru til staðar á hverjum stað sem og nýr flugmaður. Haldið var þvert yfir BNA, Evrópu og Kína, en Piccard hafði þegar sótt heim marga kínverska ráðamenn til að fá leyfi til að fljúga yfir þetta víðfeðma land, en einnig til að geta lent reyndist það nauðsynlegt.

Flugmaðurinn varð að spjara sig með stutta dúra

Þessi mörg þúsund kílómetra löngu þrep reyndu sérstaklega á flugmennina. T.d. var ekki mögulegt að setja sjálfstýringu á þegar þreytan sagði til sín þannig að flugmaðurinn varð að láta sér nægja stutta dúra. Og hvað klósettferðir varðar var ekki búið að finna góða lausn á þeim fyrir flug. Á meðan flugi stóð var flugmaðurinn einn og yfirgefinn og þurfti hann því að vera bæði hugrakkur og treysta algjörlega á tæknina. Það voru engar fylgdarflaugar eða skip með í för ef eitthvað hefði farið úrskeiðis. Flugmaðurinn var með sína fallhlíf en hefði orðið óhapp yfir sjó var lítið hald í henni þar sem enginn björgunarbátur var um borð. Því var leiðin yfir Kyrrahafið sérstaklega hættuleg.

Að langt sé í að almennar flugferðir verði knúnar með umhverfisvænni orku er ekkert vafamál. En Borschberg telur að möguleikinn sé til staðar. Hann áréttar mikilvægi þess að hefjast handa strax og er fullviss um að markinu verði náð á endanum. Þó þarf að finna upp ýmis konar tækni, sem er ekki enn til staðar.

„Sjáið bara Wright bræður árið 1903. Þeir voru vissir um að þeir gætu komið vél sinni í loftið, en grunaði ekki að unnt yrði að fljúga yfir Atlantshaf,“ segir hann. Frumherjavinnan heldur nú áfram og árið 2012 mun Solar Impulse mögulega afhjúpa hvort lausnina á flugumferð framtíðar sé að finna í geislum sólar.