Планер-самолет
На фоне высоких цен на нефть, поразивших мировую авиацию в середине 2000-х годов, огромную популярность получила идея альтернативного авиационного топлива. В разных странах с разной степенью успеха были испытаны субстанции, на четверть или на треть состоящие из технического спирта, растительных жиров и даже отходов общепита. Но никто не подошел к делу столь радикально, как организаторы швейцарского проекта Solar Impulse, лицом которого стал харизматичный воздухоплаватель Бернар Пикар. Эта группа решила отказаться от топлива вообще. В марте этого года после десяти лет конструирования и экспериментов команда отправила вокруг света летательный аппарат с электромоторами, работающими от солнечных батарей. К началу мая Solar Impulse 2, так называется этот самолет, преодолел примерно треть окружности Земли, доказав свою способность к дальним многочасовым полетам. Сейчас «солнечный самолет» готовится к следующему экзамену: прыжку из Азии в США над Тихим океаном.
Вообще-то идею использовать солнечные батареи в летальных аппаратах совсем новой не назовешь. В космонавтике такие батареи уже стали непременным атрибутом любого искусственного спутника Земли. Однако в авиации, которая среди прочего летает по ночам и в плохую погоду, есть неприятный нюанс: не всегда можно рассчитывать на хорошее солнечное освещение. Главная техническая сложность заключается в том, чтобы научиться накапливать получаемую от солнечных батарей электроэнергию и использовать ее для полета в темное время суток.
Проект стартовал в 2003 году, и за следующие шесть лет группа под руководством Бернара Пикара сформировала концептуальный облик своего революционного летательного аппарата. Это четырехмоторный самолет с очень длинными, как у планера, крыльями. Всю верхнюю поверхность крыла занимают солнечные батареи, под ним размещены аккумуляторы.
В светлое время суток электромоторы работают непосредственно от солнца. С наступлением темноты самолет забирается на максимальную высоту — она у этой хрупкой машинки более чем серьезная: Solar Impulse способен подниматься более чем на 9000 м, то есть туда, где летают современные коммерческие авиалайнеры. Затем он медленно планирует, облегчая таким образом работу моторов, переключенных на аккумуляторы. К рассвету машина спускается почти до земли, и там питание снова берут на себя солнечные батареи.
Вокруг света без капли керосина
Самолет Solar Impulse с бортовым номером HB-SIA, построенный по этой схеме, был показан публике в 2009 году, а в 2010-м впервые поднялся в воздух.
Солнечные батареи и аккумуляторы — штуки тяжелые. Хотя ученые из группы Solar Impulse приложили титанические усилия для того, чтобы облегчить эти элементы, ни на что другое в солнечном самолете места (и подъемной силы) практически не осталось. Крылья и фюзеляж Solar Impulse выполнены из суперлегких решетчатых конструкций. От использования металла отказались в пользу композитного углеволокна. В кабине помещается всего один пилот — двоих «солнечный самолет» пока вынести не может.
На такой машине Бернар Пикар и его коллега Андре Боршберг, поднимаясь в воздух попеременно, в 2010–2013 годах все дальше улетали от своей экспериментальной базы в Швейцарии. Сначала над Европой до Парижа, потом через Средиземное море — в солнечное Марокко, затем полет над центральными штатами США, которые тоже солнцем не обделены.
Тем временем в 2014 году была завершена постройка Solar Impulse 2 (HB-SIA), более крупного самолета, предназначенного для кругосветного путешествия. Размах крыльев этой машины достигает 72 м, то есть он больше, чем у огромного пассажирского лайнера Boeing 747. При этом «солнечный самолет 2» весит всего 2300 кг — вдвое меньше, чем автомобиль-внедорожник. Второй пилот
в Solar Impulse 2 вновь не поместился. Бернар Пикар и Андре Боршберг совершают каждый этап кругосветного путешествия поочередно и в одиночестве.
Перелет вокруг света, который стартовал в марте и пока выполняется вполне успешно, призван не только привлечь к проекту свежее спонсорское финансирование, но и подчеркнуть общечеловеческое экологическое значение этого начинания. Бернар Пикар не устает подчеркивать гуманитарный и филантропический характер своей миссии. Я невольно спровоцировал у него заметное раздражение, спросив без всякой задней мысли, не предвидит ли он применения технологии «полета без топлива» в военном деле. Пикар такую перспективу категорически отверг. Ирония заключалась в том, что разговор происходил на швейцарской военной авиабазе Пейерн, где размещается «головной офис» проекта Solar Impulse.
Пока слишком медленно
Об утилитарном значении «солнечного самолета» говорить действительно пока рано. Помимо малой грузоподъемности, о которой уже было сказано, Solar Impulse пока еще очень медленно летает. Его собственная скорость колеблется в диапазоне 30–60 км/ч. Для сравнения: даже у Ан-2, скромного «кукурузника», применявшегося во времена СССР для опыления полей, оценки лесных пожаров, поиска потерявшихся людей и других тихоходных воздушных работ, крейсерская скорость (то есть самая экономичная, рабочая) составляет 180 км/ч.
Низкая скорость Solar Impulse не только является недостатком сама по себе, но еще и ограничивает его способность выбирать курс по собственному усмотрению. Идея круглосуточного полета на солнечных батареях предполагает необходимость подниматься в слои атмосферы, где преобладают ветры с запада на восток, дующие со скоростью порядка 100 км/ч, а то и больше. Именно поэтому нынешний кругосветный перелет Solar Impulse 2 спланирован в восточном направлении. Так попутный ветер помогает добраться до цели, а пробиться в обратном направлении силенок у Solar Impulse просто не хватило бы.
Впрочем, потенциальная возможность когда-нибудь перестать зависеть от авиационного керосина искупает в глазах энтузиастов все недостатки первых солнечных самолетов.
Ждать у моря погоды
Динамично стартовав в марте, в мае кругосветный перелет Solar Impulse 2 застопорился. В марте—апреле дуэт Бернара Пикара и Андре Боршберга, попеременно управляя одноместным самолетом, успешно выполнил шесть этапов кругосветки (из 12 запланированных). Но с тех пор как солнечный самолет прибыл 21 апреля в китайский Нанкин — ни одного. Почему?
Следующий участок (Нанкин — Гавайские острова) представляет собой нетривиальную задачу даже по меркам такого необычного предприятия, как проект в целом. Один этот этап стоит всех предыдущих вместе. Его протяженность — 8172 км. Команда Solar Impulse 2 рассчитывает покрыть эту дистанцию за 120 часов полета, то есть за пять полных суток. Столько времени Андре Боршберг, которому доверен этот этап, должен будет провести в воздухе, причем в одиночестве. До сих пор продолжительность отдельных перелетов в рамках кругосветного путешествия, а также предыдущих миссий Пикара и Боршберга на первом Solar Impulse через Средиземное море и с одного побережья США на другое не превышала суток.
В 2012 и 2013 годах Пикар и Боршберг поставили на себе «эксперимент на выживание»: каждый провел по 72 часа в кабине авиатренажера, имитирующего Solar Impulse. Тест Пикара был дополнительно усложнен тем, что отображал реальные условия перелета через Атлантический океан.
Те эксперименты закончилась успешно, однако «летать» на земле, под наблюдением врачей и специалистов по питанию — одно дело, а в небе — другое. При перелете через Тихий океан чрезвычайно важно иметь надежный прогноз и поймать правильное направление ветра, который в ближайшие дни не изменится: отклонение от курса даже на несколько градусов может иметь для маломощного самолетика фатальные последствия.
Вот уже больше месяца команда Solar Impulse в буквальном смысле ждет попутного ветра в Нанкине. «Нет «окна» для полета на Гавайи», — сообщает сайт проекта.
Под гипнозом небес
Бертран Пикар родился в 1958 году в Лозанне и получил образование врачапсихиатра. Он до сих пор занимает руководящую должность в Швейцарской ассоциации медицинского гипноза, хотя основной целью своей жизни, по примеру деда Огюста, сделал установление рекордов в воздухоплавании. Среди прочих Бертрану принадлежат рекорд высоты при полете на дельтаплане и победа в гонке воздушных шаров через Атлантический океан.
Трижды (в 1997, 1998 и 1999 годах) он предпринимал попытки совершить беспосадочный кругосветный полет на воздушном шаре. Две первые окончились неудачно, но с третьего раза Бертран Пикар и его напарник Брайан Джонс добились своего: стартовав из Швейцарии, они приземлились в Египте спустя 19 суток, 22 часа и 55 минут.
Для каждой из попыток строился новый воздушный шар, которые в честь спонсора, известной часовой фирмы Breitling, получили названия Breitling Orbiter 1, 2 и 3.
В 2004 году Бертран Пикар стал участником проекта по разработке экспериментального одноместного самолета на солнечных батареях, задуманного в стенах Федеральной политехнической школы Лозанны и получившего название Solar Impulse.
Династия Пикаров: покорители глубин и высот
Наклонность к побитию рекордов при помощи разных нетривиальных технических устройств Бертран Пикар получил по наследству. Его дед Огюст и отец Жак были настоящими первопроходцами в ХХ веке, когда, казалось бы, все страны и острова уже были открыты кем-то до них. Действительно, неизвестных земель на их долю осталось не так уж много, поэтому Пикары сосредоточились на покорении океанов: мирового и воздушного.
Огюст Пикар (1884–1962) покинул родную Швейцарию ради преподавательской и научной карьеры в Бельгии. Однако к 1930 году, после более или менее рутинных исследований в области физики, он заинтересовался модным в те годы воздухоплаванием и в этой сфере стал всемирно известен.
Именно сфера в самом буквальном смысле и прославила Пикара-старшего. Он разработал стратостат, то есть воздушный шар, оснащенный круглой герметичной камерой, которая позволяла сохранить привычное для человека давление воздуха в разреженных верхних слоях атмосферы. Первый полет стратостата состоялся в 1931 году, Огюст Пикар достиг на нем прежде неслыханной высоты 15 000 м. Впоследствии он улучшил это достижение до 23 000 м.
Параллельно Огюст Пикар задался идеей использовать стратосферный «воздушный шар» для путешествий в морские глубины. Роль поплавка в его конструкции исполняла цистерна с бензином, который всегда стремится на поверхность воды в силу меньшей плотности, а экипаж помещался в круглой металлической камере, которая в этом случае защищала людей не от разреженной атмосферы небесных высот, а от гигантского давления на дне океана. Погружения на таких аппаратах, названных им «батискаф», Огюст совершал вместе со своим сыном Жаком (1922–2008).
В 1960 году на батискафе «Триест» Жак Пикар впервые в истории человечества достиг глубочайшей точки мирового океана в Марианской впадине —10 900 м ниже уровня моря. Позже он участвовал в опытах по многодневному пребыванию людей под водой, для чего создал новые экспериментальные субмарины.
