Ympärilennosta ympärilentoon

Idea sähkölentoon ympäri maapallon tuli Bertrand Piccardin, tunnetun sveitsiläisen seikkailijasuvun nuorimmaisen, mieleen vuonna 1999, kun hän oli lentänyt maailman ympäri ilmapallolla. Hänen isänsä ja isoisänsä olivat kolunneet planeettaamme syvyyksistä stratosfääriin, ja Bertrand ei halunnut jäädä heitä vähäisemmäksi. Hän oli lukenut itsensä lääkäriksi, mutta lennoillaan hänellä ei ollut samanlaista tutkimuksellista taustaa kuin vanhemmillaan. 

Sen sijaan Piccard nuorimmainen oli kiinnostunut teknologiasta ja hän oli kiinnostunut uudesta, puhtaasta energiateknologiasta jo ennen pallolentoaan. Tästä merkki oli jo tekniikka, mitä Breitling Orbiter -pallo käytti: se oli helium-pallon ja kuumailmapallon risteytytys, jonka ulkopinta oli metallinkiiltävä, jotta Auringon paiste auttaisi lentoa myös mahdollisimman paljon.

Tuon lentonsa jälkeen Piccard ajatteli, että seuraava tempaus voisi olla lentää maailman ympäri sähkölentokoneella, joka saisi voimansa aurinkopaneeleista.

Hän kertoi ajatuksestaan André Borschbergille, ystävälleen, joka oli myös lentäjä ja yrittäjä. Ja niin kaksikko päätti rakentaa aivan uudenlaisen sähkölentokoneen, jolla voisi lentää ympäri maapallon. 

Borschbergin tehtäväksi tuli suunnitella, rakentaa ja koelentää tämä lentokone, kun taas Piccardin osana oli kiertää ympäri maailmaa hankkimassa rahoittajia ja kertomassa uusiutuvasta energiasta sekä sen mahdollisuuksista. 

Aivan liian usein uusiutuvia energiamuotoja pidetään pieninä tekijöinä, joilla ei ole mahdollisuuksia vaikeissa olosuhteissa, mutta kaksikon päämääränä oli todistaa nämä ennakkoluulot vääriksi.

Koska idea oli varsin haastava ja lento sähkökoneella maapallon valtamerien ylitse olisi vaarallinen, piti tekniikkaa ensin testata. Siksi tehtiin koekone Solar Impulse 1. Sillä he tekivät ensimmäisen 24 tuntia kestäneen sähkövoimaa käyttäneen lennon, ja lensivät koneella halki niin Euroopan, Afrikan kuin Yhdysvallatkin. Tavoitteena lennoilla ei ollut kuitenkaan vain testata konetta, vaan myös kerätä varoja ja herättää kiinnostusta varsinaista lentoa kohtaan.

Versio kakkonen

Solar Impulse 2 on tehokkaampi, suurempi ja kyvykkäämpi. Parin vuoden aikana tekniikka on mennyt sen verran eteenpäin, että monet laitteet, rakenteet ja systeemit ovat nyt kevyempiä ja parempia. Lisäksi tämän koneen täytyy olla koekonetta olennaisesti luotettavampi.

Tekniikan lisäksi nyt on täytynyt kiinnittää erityistä huomiota ohjaamon suunnitteluun. Lentäjän pitää pystyä toimimaan siellä kahdekdan kilometrin korkeudessa viiden vuorokauden ajan. Siis viisi päivää ja yötä mahdollisimman yksinkertaisessa ja pienessä ohjaamossa. Lentäjän pitää ohjata konetta, syödä, ottaa nokkaunia ja toimia mahdollisimman hyvin tuon koko ajan samaan tapaan kuin ilmailun historian kuuluisat ennätyslentäjät. Voi vain muistella The Spirit of St. Louis -elokuvaa, missä James Stewartin näyttelemä Charles Lindbergh käkki pienessä ohjaamossaan Atlantin päällä torkkuja ottaen ja voileipiä syöden.

Nyt lentäjillä on kuitenkin apunaan koko joukko tekniikkaa ja lääketieteellistä tietämystä. Lentäjät ovat simuloineet lentojaan jo monta kertaa, ja heidän suoritustaan on voitu paitsi tarkkailla, niin myös kehittää koko ajan paremmaksi.

Ohjaamon koko on vain 3,8 kuutiometriä, mistä leijonanosan haukkaavat laitteet ja istuin, jonka saa käännettyä vuoteeksi. Lentokoneessa on luonnollisesti pätevä autopilotti, mutta pitkiä, syviä unia lentäjä ei voi matkallaan ottaa. 

Piccardin eräs kiinnostuksen kohteista on autohypnoosi, jota hän aikoo käyttää hyväkseen lennolla: hän voi vaivuttaa itsensä halutessaan pikaiseen uneen, joka on piristävä ja rentouttava, mutta samalla hän (ainakin väittää) olevansa osin myös tietoinen  tilanteesta ympärillään.

Itse lentokoneen rakentamisessa on jokainen ylimääräinen gramma on hiottu pois. Sen runkorakenne on kevyttä hiilikuitua ja kevyttä metallia, kuten alumiinia ja titaania.

Koneen siipien kärkiväli on 72 metriä, eli se on leveämpi kuin Boeing 747 Jumbo-Jet. Mutta koneen massa on vain 2300 kiloa.

Tästä 633 kiloa on litiumpolymeeriakkuja, jotka on pakattu lämpösuojattuihin säiliöihin koneen neljään moottoritilaan, jotka on sijoitettu siipiin: kaksi toisessa siivessä ja kaksi toisessa. Akkujen energiatiheydeksi mainitaan 260 Wh/kg, eli täyteen ladattuina akuissa on teoriassa 164,58 kilowattituntia energiaa. 

Niistä riittää potkua neljälle 13,5 -kilowattiselle sähkömoottorille, jotka pyörittävät kukin neljä metriä halkaisijaltaan olevaa potkuria keskimäärin 525 kierroksen minuuttinopeudella.

Sähköä lentokone saa 17 248 aurinkokennosta, joita on asennettu siipien, rungon ja korkeusvakaajan päälle. Paneelien pinta-ala on 269,5 neliömetriä ja ne voivat tuottaa 23% hyötysuhteella 340 kilowattituntia vuorokaudessa. 

Päiväsaikaan siis kone voi käyttää moottoreitaan täydellä teholla ja ladata samaan aikaan akkujaan, jotta se voi jatkaa lentoaan myös Auringon laskettua. Energian säästämiseksi lentokorkeutta vaihdellaan päivän noin 8500 metristä yön noin 1500 metriin. Lentonopeus voi olla lähes 150 km/h, mikä tosin lentokoneelle ei ole paljoa: Solar Impulse onkin kuin moottoroitu liitokone, joka on suunniteltu lentämään mahdollisimman taloudellisesti. 

Päinvastoin kuin ajatellaan, tuottavat aurinkopaneelit sähköä myös talven pilvisinä päivinä. Niiden tuottama virta on luonnollisesti pienempi kuin aurinkoisina kesäpäivinä, jolloin pollukka paistaa suoraan korkealta taivaalta paneeleihin.

Suurin ongelma aurinkosähkössä on kuitenkin sen keskittyminen päiväsaikaan. Onneksi kuitenkin kulutus on päivällä myös yötä suurempi, joten parhaimmillaan esimerkiksi toimistorakennusten tarvitsema sähkö saadaan pihalla olevista paneeleista juuri silloin kun sitä eniten kaivataan. Aurinkopaneelit kaipaavat kuitenkin rinnalleen sähkön varastointia sekä varavoimaa.

Uusiutuvat energiamuodot ovat etenkin Saksassa nyt suosiossa, koska maa koittaa irrottautua ydinenergiasta. Siksi siellä on rakennettu runsaasti tuuli- ja aurinkovoimaa, ja näihin on pumpattu paljon tukirahaa. Esimerkiksi pelkästään aurinkopaneelien asennukseen annettiin tukea viime vuonna 16 miljardia euroa ja kapasiteetti on lisääntynyt voimakkaasti.

Kyamk osallistuu teknillisesti haastavimpaan Top Class -luokkaan, jossa saa mm. olla vapaavalintaiset aurinkopanelit ja muitakin kalliita ratkaisuja, joiden avulla veneiden nopeudet on viety huippuunsa.

Midnight Sun Mamk -veneen tekniikka perustuu aurinkopaneelein ladattavaan akkuun ja sähkömoottoriin, joka on sijoitettu ruoripotkuriin veneen alle niin, että mekaaniset voimalinjasta tulevat häviöt on saatu mahdollisimman pieniksi.

Veneen runko on tehty hiilikuitumateriaalista, johon on yhdistetty kevyttä luonnonkuitua ja korkkia. Materiaaleja yhdistämällä on pystytty säilyttämään rakenteen keveys ja lujuus. Luonnonkuitujen käytöllä voidaan vaikuttaa materiaalien aiheuttamaan ympäristökuormitukseen ja tuoda tuotteelle uusia ominaisuuksia. Mikkelissä opiskelijat ovat valmistaneet kisaveneen lisäksi muun muassa  sählymailoja, joiden rungossa on yhdistetty pellavakuitua ja muita materiaaleja. Rakenteen lujuuden ja keveyden lisäksi pellavakuidulla on onnistuttu tuomaan uusi tuntuma peliin erilaisten vaimennusominaisuuksien myötä.

Talven aikana veneen runko on saatu valmiiksi ja seuraavaksi on vuorossa tekniikan asentaminen. Nyt käynnissä on opiskelijoille ja muille kiinnostuneille tarkoitettu kilpailu veneen värityksen suunnittelusta; aikaa osallistumiseen on 20.3. saakka. Tarkemmat tiedot kilpailusta ravintola Dexin aulassa, missä vene on myös esillä viikolla 10.