Presentato nel 2018 in occasione dell’Air Show di Farnborough, in Inghilterra, dalla divisione “Defence and Space” di Airbus, “Zephyr” costituisce il più avanzato risultato degli studi condotti in ambito pseudo-satellitare da alta quota. Si tratta di una nuova categoria di velivoli definiti in inglese con la sigla “Haps”, “high altitude pseudo-satellite”, che identifica vere e proprie piattaforme stratosferiche volte ad affiancare, e in molti casi migliorare, le attività svolte dagli attuali satelliti orbitali. In primis quella di realizzare sistemi di telecomunicazione più o meno temporanei, offrire servizi di assistenza in situazione di emergenza o di guerra ed eseguire ricognizioni e monitoraggi. Questo grazie alla possibilità di trasportare differenti tipologie di strumentazione arrivando a offrire, per quanto riguarda i monitoraggi, livelli di risoluzione delle immagini superiori a quelle che possono mettere a disposizione i più moderni satelliti.
Caratteristica degli “haps” quella di presentarsi quali velivoli estremamente leggeri e aerodinamici, in grado di volare fino ad altitudini dell’ordine dei 20 mila metri, quindi nella stratosfera, sostenendo il volo grazie a sistemi propulsivi elettrici alimentati con energia solare convertita in elettricità tramite pannelli ad alta efficienza. I vantaggi nell’utilizzo degli “Haps” rispetto ai satelliti in orbita bassa sono costituiti proprio dalla possibilità di stazionare in modo costante su un’area delimitata mettendo a disposizione strumenti che permettono un’elevata risoluzione, nel caso dei monitoraggi, e un basso ritardo dei segnali, nel caso delle telecomunicazioni.
Pseudo-satelliti “Zephyr”: cosa c’è da sapere
I satelliti in orbita bassa pur offrendo le stesse performance grazie alla relativa vicinanza con la terra viaggiano su orbite che li portano a interrompere la copertura durante il periodo di rivoluzione. Diversa la situazione per i satelliti in orbita geostazionaria, che assicurano una copertura costante su aree specifiche ma, volando a orbite elevate, offrono risoluzione delle immagini inferiori e un maggiore ritardo nelle comunicazioni. I satelliti, in generale, richiedono inoltre un maggiore tempo di sviluppo con relativi costi aggiuntivi. Questi ultimi aumentati ulteriormente dai costi di messa in orbita. Senza contare, infine, l’impossibilità di eseguire manutenzioni o modifiche alle attrezzature che vengono equipaggiate. Gli “Haps” permettono di superare tali limiti. Possono mantenere per settimane la stessa posizione stazionaria a quota ed essere equipaggiati con differenti attrezzature di telecomunicazione o di scanning a seconda del profilo di missione consentendo poi l’esecuzione di manutenzioni e riparazioni quando necessarie. Se fino a qualche anno fa il limite di tali velivoli era definito dall’impossibilità di rimanere in volo per tempi prolungati, oggi le piattaforme atmosferiche puntano autonomie di volo di mesi, ottimizzando ulteriormente i costi operativi.
A tale proposito Airbus, con il modello “Zephyr S”, ha stabilito l’anno scorso il nuovo record mondiale di durata del volo, restando in aria per 25 giorni 23 ore e 57 minuti. “Zephyr” vede un’architettura ad aliante, caratterizzata quindi da elevata raffinatezza aerodinamica per ridurre al minimo le resistenze e favorire un volo veleggiato, visto che la spinta, sebbene presente, è sostenuta da motori elettrici di bassa potenza con sistema di trazione ad elica. In tale ottica nonostante un’apertura alare che tocca i 28 metri, il peso del velivolo è limitato a soli 60 chili, con un carico utile che oscilla tra i 5 e i 10 chili. Questo grazie a una struttura realizzata quasi interamente in fibra di carbonio. Caratteristiche che gli permettono di volare a un’altitudine di 21 mila metri, quindi all’interno della stratosfera, a una velocità di crociera di 55 chilometri all’ora.
La coppia di motori elettrici da 450 watt di potenza viene alimentata da una pannellatura di celle solari di silicio amorfo presente sulle superfici alari con densità di potenza gravimetrica di mille watt per chilo e in grado di generare fino a 250 watt per metro quadro di superficie affiancate da batteria a tampone a litio zolfo di ultima generazione. La variante “S” della serie “Zephyr” sviluppata da Airbus è un’evoluzione del dimostratore “Zephyr 8” ed è caratterizzato da masse ancora più contenute, il 30 per cento in meno, oltre a essere migliorata in termini di sistema di controllo autonomo per gestire anche le fasi di atterraggio e decollo. In tale ottica il velivolo è in grado di eseguire completamente le missioni in autonomia. Il modello è inoltre stato sviluppato per andare già incontro a una produzione di serie oltre a offrire maggiore flessibilità di utilizzo e maggiore autonomia.
Airbus a tale proposito ha concluso i mesi scorsi la campagna di voli della versione “S” di Zephyr” improntati per scopi dimostrativi di tipo commerciale confermando la possibilità di volare al di fuori di aree confinate e su zone interessate da traffico aereo commerciale. Oltre a montare un sistema evoluto di monitoraggio di terra. La campagna voli appena conclusa, sei voli totali, quattro a bassa quota e due stratosferici, ha dato esito positivo tant’è che i due voli stratosferici si sono protratti per 18 giorni ciascuno per un totale di circa 887 ore. Durante i voli stratosferici sono inoltre stati testati e dimostrati i servizi di connessione wireless a banda larga per la copertura telefonica e di trasmissione dati, test che hanno permesso di valutare le performance di trasmissioni dalla stratosfera in funzione delle condizioni meteo, degli angoli di elevazione e delle traiettorie di volo, confermando la fattibilità e la versatilità delle connessioni nello spettro dei 2 Ghz e dei 450 MHz, fino a 140 chilometri di distanza. Condotti insieme all’azienda giapponese Docomo, i test aprono la porta all’utilizzo di “Haps” per la copertura 5G e future 6G anche in zone remote o difficilmente raggiungibili con strumenti tradizionali, complici le ottimizzazioni del velivolo via via maturate che stanno rendendo fattibili le autonomie previste dai vincoli di progetto, tre mesi di volo senza necessità di rientro a terra.
