Aeronaves solares en vuelo permanente para llevar Internet a zonas remotas

El avión 'Solar Impulse 2' completó, el pasado 23 de junio, el primer vuelo solar a través del Atlántico, desde Nueva York hasta Sevilla, en 70 horas. Un avance significativo en la aplicación de la propulsión eléctrica en aviones. Sin embargo, el Solar Impulse no es el primero ni tampoco es el único avión eléctrico capaz de mantener el vuelo durante largos períodos de tiempo.

Ya a finales de la década de los setenta y principios de los ochenta, la NASA inició el programa Pathfinder. El proyecto estaba dedicado a la investigación 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 observación.

En lo años noventa, la aeronave NASA Pathfinder Plus voló a casi 25.000 metros de altitud, estableciendo entonces el récord para una aeronave eléctrica. Un proyecto sucesor de aquel, el prototipo 'Centurion/Helios', se diseñó para ascender incluso más allá de los 30.000 metros y volar durante semanas o meses consecutivos, sin parar.

Provisto con baterías y con paneles solares cubriendo la superficie alar, una aeronave eléctrica no tripulada que sea capaz de producir suficiente electricidad para funcionar día y noche podrá mantenerse en el aire durante largos periodos de tiempo. Tanto como indefinidamente, sirviendo por tanto como satélite atmosférico o atmosat.

El avión eléctrico Greased Lightning GL-10, un ejemplo de potencia eléctrica distribuida. / NASA Langley / David C. Bowman

Un satélite atmosférico tiene esencialmente el mismo propósito que un satélite espacial en órbita terrestre baja, pero el satélite atmosférico se mantiene dentro la atmósfera terrestre. Como el atmosat asciende directamente desde tierra y se puede recuperar y trasladar resulta más versátil y también más económico que un satélite espacial que requiera un cohete propulsor para alcanzar su órbita. El avión solar NASA Pathfinder fue uno de los primeros desarrollos de satélite atmosférico de ese tipo, concepto que incluye también los globos y los satélites inflables.

Este tipo de aeronaves solares y autónomas resultan posibles gracias a las mejoras en la propulsión eléctrica, en la energía solar, en la informática y también al desarrollo de materiales más ligeros y resistentes. En aviación son numerosas las ventajas de la propulsión eléctrica y ya se considera que el reemplazo total de las turbinas por motores eléctricos es cuestión de tiempo.

Los motores eléctricos son técnicamente mucho más simples que los motores de combustión. Un motor eléctrico 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 además son más pequeños y más ligeros a igual o mayor potencia.

Este tipo de aeronaves solares y autónomas resultan posibles gracias a las mejoras en la propulsión eléctrica, en la energía solar, en la informática y también al desarrollo de materiales más ligeros y resistentes

Todo eso simplifica enormemente instalar los motores en la estructura del avión. También abre la posibilidad para añadir o quitar motores según sea necesario o en base a los requerimientos, preferencias o presupuesto del cliente. Es lo que se conoce como propulsión eléctrica distribuida y es aplicable a cualquier tipo de vehículo eléctrico, sea un avión o un coche.

Además, a diferencia de los motores de combustión, los motores eléctricos no necesitan quemar oxígeno. Esto permite que un motor eléctrico funcione a plena potencia cuando se encuentra a grandes alturas, allí donde el motor convencional ve reducido su rendimiento debido precisamente a que el aire es más tenue y hay menos oxígeno. En los motores eléctricos tampoco hay que cambiar el aceite lubricante y refrigerante cada cierto número de horas de funcionamiento, el motivo por el cual un avión con motor de combustión no podría volar de forma indefinida aunque repostara combustible en vuelo.

Recientemente, la compañía Luminati Aerospace anunció que a finales de este año tiene previsto comenzar a fabricar drones, aeronaves no tripuladas, que serán capaces de volar por encima de los 20.000 metros. Llegar hasta esa altitud significa que el avión podrá 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.

Según Luminati, "el objetivo es construir drones que puedan mantenerse en vuelo permanentemente". La compañía prevé 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 aerostáticos, y de la iniciativa internet.org de Facebook.

Recientemente también la compañía aeronáutica Boeing ha dado a conocer sus planes para el desarrollo de drones alimentados por energía solar capaces de mantenerse en vuelo de forma permanente y a gran altitud. Los drones pueden mantener una posición fija en el aire respecto a la superficie terrestre y servir así como repetidores para redes terrestres de telecomunicaciones, como complemento o como reemplazo a los costosos satélites de comunicaciones.

Otras aplicaciones para ese tipo de drones incluyen desde fines científicos a operaciones de búsqueda y rescate además de tareas de inteligencia, de reconocimiento y de vigilancia.