Die Solar Impulse wird von Sonnenenergie angetrieben – und fliegt auch nachts. Völlig neue Technologien sollen bereits 2012 eine Weltumrundung ermöglichen.
Der Tag wurde lange voller Spannung und Vorfreude erwartet: Nach über sechs Jahren Entwicklung, zahlreichen Tests und vielen Simulationen startete die Solar Impulse am 7. April 2010 um 10:57 Uhr vom westschweizerischen Militärstützpunkt Payerne aus zu ihrem Jungfernflug. Am Steuer des einsitzigen Prototyps mit fast 12.000 Solarzellen auf den Tragflächen saß der deutsche Pilot Markus Scherdel, der das Flugzeug nach nur 200 Metern bei einer Geschwindigkeit von etwa 40 Stundenkilometern abheben ließ.
Der Erstflug der Solar Impulse sollte theoretische Ergebnisse in der Praxis bestätigen
Ganze 87 Minuten hat sich Scherdel für die ersten Tests Zeit genommen, in denen vor allem die Ergebnisse der zahlreichen vorangegangenen Simulatortests überprüft werden sollten. Denn auch wenn die Bedingungen in einem Simulator noch so gut berechnet werden – unter wirklichen Bedingungen verhält sich ein Flugzeug immer noch anders. Eine besondere Herausforderung stellen bei der sensiblen Konstruktion Wind, Turbulenzen und Böen dar, von denen der Erstflug aber nicht beeinträchtigt wurde. So konnte Scherdel die Solar Impulse mit der Kennung HB-SIA problemlos auf 1.800 Meter steigen lassen und erste Systemtests durchführen.
Begeistert vom Erstflug berichtete Scherdel nach der Landung: „Das Flugzeug verhielt sich genau wie im Simulator! Trotz der gewaltigen Größe und des geringen Gewichts ließ sich das Flugzeug wie erwartet steuern.“ So kann der Jungfernflug der Solar Impulse als voller Erfolg gewertet werden, auch wenn die Energie für den Flug noch nicht durch die Solarzellen erzeugt wurde, sondern aus den vor dem Start aufgeladenen Batterien kam.
Die Entwicklung der Solar Impulse ist geprägt von völlig neuen Konzepten
Das Projekt Solar Impulse soll laut Initiator Bertrand Piccard als zukunftsweisende Vision vor allem das Potential regenerativer Energien aufzeigen. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten mehr als 50 Werkstoffspezialisten, Physiker und Ingenieure unterschiedlichster Fachrichtungen zusammen mit über 100 Beratern an der Entwicklung teilweise völlig neuer Konzepte und Techniken. Oberstes Ziel ist dabei die Energieeffizienz, denn die Solar Impulse soll völlig ohne Treibstoff nur mit Hilfe der aus den Solarzellen gewonnenen Sonnenenergie fliegen – tagsüber und bei Nacht! Für den Nachtflug ist die Solar Impulse mit Lithium-Polymer-Batterien ausgestattet, welche die Energie tagsüber speichern und nachts abgeben. Mit etwa 400 kg tragen die lebensnotwendigen Batterien einen großen Teil zum Gesamtgewicht von 1.600 kg bei. Aus diesem Grund muss an anderer Stelle so viel wie möglich gespart werden: Ein extrem leichtes Karbonfasergerüst, die Antriebskette und viele Instrumente wurden völlig neu konzipiert.
Möglich wurde das Projekt, nachdem die Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne unter Federführung des Ingenieurs André Borschberg in einer Machbarkeitsstudie zu einem positiven Ergebnis kam. So konnte am 28.11.2003 der Startschuss für das Projekt fallen und 2004 die Solar Impulse SA gegründet werden. Neben der Technischen Hochschule Lausanne konnten der Flugzeugbauer Dassault Aviation und die europäische Raumfahrtorganisation ESA als Partner gewonnen werden. So konnte im November 2007 das Design des ersten Prototyps nach vierjähriger Arbeit vorgestellt werden. Im Mai 2008 standen schließlich erste Testflüge im eigens dafür entwickelten Simulator auf dem Programm und Ende 2008 wurden bereits montierte Flugzeugteile Belastungstests unterworfen. Der Jungfernflug 2010 stellt schließlich den ersten Höhepunkt und den Auftakt zu zahlreichen weiteren Tests dar.
Ein großes Team ist für die Entwicklung der Solar Impulse verantwortlich
Den Kern des Projektes bilden zweifelsfrei die zahlreichen visionären und hochqualifizierten Mitarbeiter, die spartenübergreifend neue Entwicklungen und Technologien voran getrieben haben. Initiator des Ganzen ist der Schweizer Abenteurer, Psychiater und Luftfahrtpionier Bertrand Piccard, der 1999 als erster Mensch die Welt in einem Heliumballon umrundete. Dabei kam ihm die Idee, dieses Abenteuer ganz ohne Treibstoff zu wiederholen. Mit-Initiator André Borschberg verfügt neben seiner Kompetenz im Ingenieursbereich und als Pilot auch über die notwendige Managementerfahrung. Unter seiner Führung wurde die Firma Solar Impulse aufgebaut und das Flugzeug konzipiert.
Als Leiter der Testflüge konnte Claude Nicollier gewonnen werden. Der Doktor der Physik und Astrophysik nahm als ESA-Astronaut an mehreren Space-Shuttle Flügen teil, flog bei der Schweizer Luftwaffe und ist seit vielen Jahren Testpilot. Der deutsche Markus Scherdel ist als Testpilot erster Mann im Cockpit und versorgt die Ingenieure mit den nötigen Daten zur weiteren Verbesserung und Optimierung der Solar Impulse.
Fast 12.000 Solarzellen liefern Energie für die Solar Impulse
Die imposante Erscheinung der Solar Impulse basiert größtenteils auf den ungewöhnlichen Maßen: Bei einer Länge von knapp 22 Metern beträgt die Spannweite ganze 63 Meter – ebenso wie bei einem Airbus A340. Diese enorme Flügellänge soll den durch Verwirbelungen verursachten induzierten Widerstand minimieren und gleichzeitig Platz für die knapp 12.000 Solarzellen bieten. Bei einem Wirkungsgrad von 22% bei den Solarzellen und 12% bei der gesamten Antriebskette sehen die Ingenieure sogar noch Luft nach oben. Vor allem wegen des ansonsten höheren Gewichts konnte dieser bisher nicht gesteigert werden. Unter den Tragflächen sind vier Gondeln mit jeweils einem 10 PS-Motor, einer Batterie und einem Überwachungssystem angebracht. Die 2-Blatt Propeller sind auf eine maximale Drehzahl von 200-400 U/Min. gedrosselt und werden mit einer Durchschnittsleistung von 8 PS (6 KW) betrieben.
Auch das Flugkonzept ist ein besonderes: Tagsüber fliegt die Solar Impulse in großen Höhen und lädt die Akkus auf. Nachts wird diese Energie sparsam bei einem Sinkflug in niedrige Höhen genutzt. Auf diese Weise sollen ab 2012 mit einem zweiten Prototypen mehrere große Projekte angegangen werden: Die Überquerung des Atlantiks, der USA und schließlich eine Weltumrundung in fünf jeweils fünftägigen Etappen. Davon verspricht sich Initiator Piccard eine große Symbolkraft für die Zukunft der Luftfahrtindustrie. Um dem Projekt eine möglichst breite Öffentlichkeit zu verleihen, wurde eine Internetseite eingerichtet, auf der jeder als „Supporter“ eine der zahlreichen Solarzellen erwerben oder sogar seinen Namen auf dem Rumpf verewigen kann.
Die technischen Daten der Solar Impulse
- Spannweite: 63,40 m
- Länge: 21,85 m
- Höhe: 6,40 m
- Motoren: 4 elektrische 10 PS Motoren
- Solarzellen: 11628 (10748 auf dem Flügel, 880 auf dem horizontalen Stabilisator)
- Durchschnittsgeschwindigkeit: 70 km/Std
- Maximale Flughöhe: 8500 m (27 900 ft)
- Gewicht: 1600 kg
- Startgeschwindigkeit: 35 km/Std