Le piattaforme volanti a energia solare devono ancora dimostrare la loro applicabilità nel mondo reale al di fuori di dimostrazioni mirate. Il monitoraggio dei ghiacciai nelle regioni polari è in pole position per diventare un'applicazione primaria, poiché il sole di mezzanotte offre le condizioni ideali per voli perpetui.

Quale posto migliore dell'Artico per testare la nuova generazione di velivoli a energia solare? L'Autonomous Systems Laboratory ASL ha sviluppato un pionieristico veicolo aereo senza pilota a energia solare (UAV), Atlantik Solar, in grado di volare per più giorni. I glaciologi dell'ETH di Zurigo, che utilizzano gli UAV per monitorare i ghiacciai in Groenlandia, hanno bisogno di ulteriore resistenza per affrontare l'immensità del paesaggio glaciale. Le condizioni di luce solare continua nell'estate artica forniscono condizioni potenzialmente ideali per un aereo a energia solare, che estenderebbe drasticamente il tempo di volo degli UAV di rilevamento.

Teoricamente si, ma funziona in pratica? Per rispondere a questa domanda, noi, scienziati dei sistemi autonomi e glaciologi, abbiamo progettato un progetto collaborativo chiamato "Sun2Ice" per far volare l'AtlantikSolar all'estremo nord sotto il sole di mezzanotte.

Volare con un fragile drone in un ambiente difficile

Qaanaaq, Groenlandia nordoccidentale (77◦N, circa 600 abitanti permanenti), è circondato da decine di ghiacciai in fase di distacco, raggiungibile in aereo, e dispone di tutti i servizi (negozio, affittare casa, Internet, ...). È quindi un luogo ideale per ospitare questo progetto!

Poco dopo il suo arrivo all'inizio di giugno, abbiamo dovuto affrontare il nostro primo grande problema:la sabbia del punto di atterraggio individuato lo scorso anno è stata spazzata via dai forti venti invernali. Senza alcun liscio, sito di atterraggio non roccioso, AtlantikSolar potrebbe rompersi quando tocca il suolo, o al minimo danneggiare il carico utile della telecamera rivolta verso il basso. Dopo quasi una settimana di lavoro manuale per improvvisare una pista di atterraggio sicura sul terreno roccioso di Qaanaaq, si presentò un altro ostacolo inaspettato:la nebbia iniziò a coprire il cielo di Qaanaaq in modo sostenuto, con la conseguenza di mettere a terra AtlantikSolar per altri diversi giorni.

Primo volo a energia solare nell'Artico

Il cielo si è finalmente rasserenato il 20 giugno al mattino. A mezzogiorno, AtlantikSolar era nell'aria, programmato per girare ed eseguire il primo volo di 24 ore di un aereo a energia solare nelle regioni polari. per coincidenza, lo sbarco dovrebbe quindi avvenire il 21 giugno intorno a mezzogiorno, che non è solo il solstizio, la cosa migliore che potessimo sperare con un aereo a energia solare! – ma anche la festa nazionale della Groenlandia. Ciò significa che AtlantikSolar stabilirebbe un record durante e dopo le celebrazioni di fronte al popolo Qaanaaq, che sono già incuriositi da noi e dal nostro strano aereo.

Tutti i pianeti erano meglio allineati per un evento unico, l'eccitazione aumentava dopo ogni ora, e la macchina del caffè stava lavorando sodo per mantenere la squadra calda e sveglia per 24 ore ... fino a quando la nebbia è tornata intorno all'una di notte, costringendo la squadra a interrompere la missione dopo 13 ore di volo.

Non importa! Nonostante 6 ore di cielo nuvoloso e vento durante tutto il volo, causando un consumo energetico superiore al tipico, il registro della batteria mostra che sono rimasti al di sopra del 60% della loro capacità, indicando che, anche in condizioni sfavorevoli, ~20 ore di volo sarebbero state possibili, e in condizioni meno severe sicuramente più di 24! Ora, AtlantikSolar è pronto a volare verso un ghiacciaio.

Sulla strada per il ghiacciaio Bowdoin

Il prossimo non nebbioso, cielo sereno, e una giornata poco ventosa si è verificata il 3 luglio. AltantikSolar ha raggiunto il ghiacciaio entro 1 ora e 15 minuti dal decollo e ha iniziato una scansione fotogrammetrica del fronte di distacco. Costantemente tracciato dal satellite, tutto sembrava a posto fino a quando i venti imprevedibili della valle iniziarono a entrare nel fiordo. Nonostante i venti più forti in cui AtlantikSolar abbia mai volato - raffiche verticali fino a 6 m/s e un vento in coda sostenuto di 15 m/s, considerando che la sua velocità di crociera è di soli 10 m/s! – AltantikSolar è tornato con successo a Qaanaaq, dopo 5 ore e 230 km – ancora quasi completamente carico. Quest'ultimo volo ha dimostrato il potenziale di questa piattaforma per monitorare la criosfera, una missione che richiede la combinazione di prestazioni di lunga durata e capacità di carico utile.

Più interessante, La mappatura di AltantikSolar ha rivelato un grande crepaccio a monte nella parte anteriore. Alcuni giorni dopo, alcuni colleghi glacioologi si sono recati al Bowdoin e hanno continuato a monitorare la propagazione della fessura, fino a quando non crollò improvvisamente. Tutti insieme, ora disponiamo di un insieme unico di dati - che descrivono tutte le fasi di fratturazione - per migliorare la modellazione numerica del parto, un meccanismo complesso e ancora non del tutto compreso, che giocano un ruolo importante nell'innalzamento del livello del mare.