و در اين ميان، انرژي خورشيد با توجه به ارزاني و سهولت دسترسي به آن از اهميت فوق‌العاده‌‌اي برخوردار است. هواپيماهاي خورشيدي نيز با توجه به اين ويژگي و مزايايي ديگر همچون مداومت پروازي و ارتفاع بالا، سرعت كم و هزينه پروازي بسيار پايين در سال‌هاي اخير به‌شدت توجه محققان علوم هوانوردي را به‌عنوان جايگزين برتر ماهواره‌هاي مخابراتي و تجسسي در كاربردهاي اكتشافي، تجسسي، مخابراتي(تلفن همراه  و اينترنت)، مديريت كشاورزي، كنترل مرزها و مقابله با بلاياي طبيعي به‌خود جلب كرده است.

براي مثال، سازمان ناسا از سال 2000-1994 مبلغ 64 ميليون دلار و از سال 2003-2001 نيز 33 ميليون دلار، روي پروژه‌هاي هواپيماهاي خورشيدي سرمايه‌‌گذاري كرده است.

از جنبه‌هاي متعددي اين هواپيماها مي‌‌توانند مأموريت سيستم‌هاي زميني و ماهواره‌‌اي را اقتصادي‌‌تر از هر دو انجام دهند. همچنين آنها توان بازگشت سريع را دارند كه اين مساله آنها را براي محافظت در برابر عوامل پيش‌‌بيني نشده و همچنين سرويس‌‌دهي خوب، مناسب مي‌‌سازد.

مهم‌ترين بعد گسترش‌‌دهنده هواپيماهاي خورشيدي، گسترش كاربردهاي تجسسي و سرويس‌هايي بر پايه ارتباطات با گستره فركانسي بالا و سرويس‌هاي اينترنت است و حتي مأموريت‌‌هاي خاصي همچون پدافند موشكي و پرواز بر فراز سيارات ديگر نيز مطرح است.

در اين بخش، هواپيماهاي خورشيدي به 3  دسته هواپيماهاي كوچك راديو كنترل، پيكربندي‌هاي مشابه هواپيما با نيروي انساني و هواپيماهاي ارتفاع و مداومت پروازي بالا كه اكثراً كار شركت ايرووايرونمنت هستند تقسيم‌بندي شده‌‌اند.

ابتدا با توجه به اهميت، هواپيماهاي معمولي و هواپيماهاي خورشيدي ارتفاع و مداومت پروازي بالاي ديگر مورد بررسي قرار داده‌ايم؛ در فرصت‌هاي بعدي، پيكربندي‌هاي شبيه هواپيما با نيروي انساني و در نهايت هواپيماهاي كوچك راديو كنترل بررسي خواهد شد.

هواپيماهاي ارتفاع و مداومت پروازي بالا

1- هواپيماي گوسامر پنگوئن(Gossamer Penguin)در سال 1980 شركت ايرووايرونمنت كه به‌وسيله دكتر پاول مك كريدي، قهرمان سابق گلايدرسواري و طراح معروف هواپيماهاي نيروي انساني تأسيس شد، پروژه‌‌اي را براي طراحي يك هواپيماي خورشيدي سرنشين‌‌دار با همكاري مركز درايدن (Dryden) ناسا شروع كرد.

اين كار با ساخت مدل مقياس سه‌چهارم هواپيماي نيروي انساني گوسامر آلباتروس2(Gossamer Albatross II)  براي پرواز خورشيدي شروع شد.

اين كار به‌راحتي به انجام رسيد زيرا در اوايل سال1980 كه اين هواپيما در يك برنامه پروازي تحقيقاتي در مركز درايدن با مشاركت مركز لانگلي(Langley) شركت كرد، بعضي از پروازها با استفاده از يك موتور الكتريكي كوچك صورت پذيرفته بود.

هواپيماي مقياس شده، گوسامر پنگوئن نام گرفت كه دهنه بال آن 71پا بود. بدون خلبان فقط 68پوند وزن داشت، در نتيجه توان كمي نياز داشته و نمونه آزمايشي خوبي براي توان خورشيدي بود.

منبع انرژي براي پروازهاي اوليه از 28‌باتري نيكل كادميوم تشكيل شده بود
كه در پروازهاي خورشيدي با 3920 سلول خورشيدي به قدرت 541 وات تعويض شد.

پروازهاي با قدرت باتري در فرودگاه شافتر در نزديكي بيكرزفيلد كاليفرنيا صورت پذيرفت. مارشال،  پسر 13 ساله دكتر مك كريدي كه تنها 80پوند (36 كيلوگرم) وزن داشت، نخستين خلبان اين پروازها بود كه هدف از آن به‌دست آوردن توان مورد نياز پرواز هواپيما، بهينه‌سازي سيستم رانش و آموزش خلبان بود.

او نخستين پرواز را در 7 آوريل 1980 انجام داد و پرواز خورشيدي كوچكي نيز در 18 مي. خلبان رسمي پروژه، جنيس براون بود وكمي زير 100 پوند وزن داشت. او حدود 40 پرواز با باتري و سلول خورشيدي انجام داد.

در نيمه تابستان ثابت شد كه جهت باد، توربولانس، انتقال حرارت همرفتي و تشعشعي و دما در شافتر براي هواپيما كمتر از مقدار ايده‌آل است زيرا در موقع برخاست نمي‌‌بايست باد جانبي وجود مي‌‌داشت و افزايش دما باعث كاهش توان خروجي سلول‌هاي خورشيدي مي‌شد.

در نتيجه پروژه در انتهاي جولاي به درايدن منتقل شد. گرچه شرايط در آنجا هم ايده‌آل نبود. در هر صورت، جنيس آزمايش‌ها را تمام كرد و در 7 اوت 1980، پروازي به‌طول 3/14 كيلومتر به‌مدت 14دقيقه و 21 ثانيه انجام داد

 (km/hو 13 = Vmean)

2- هواپيماي سولار چلنجر (Solar Challenger)با استفاده از تجربيات به‌دست آمده از گوسامر پنگوئن، مهندسان ايرووايرونمنت هواپيماي سولار چلنجر را طراحي كردند. اين هواپيماي خورشيدي سرنشين‌‌دار مي‌‌توانست پروازهاي طولاني و بلند را حين تحمل توربولانس‌هاي عادي انجام دهد. دهانه بال آن 5/46 پا بود، اما از يك دم افقي بزرگ و از سطح بالي براي جاي‌دهي 16128 سلول خورشيدي بهره مي‌‌‌برد.

مهندسان ايرووايرونمنت با استفاده از برنامه‌هاي رايانه‌اي شخصي، ملخ، بال و دم غيرمعمول اين هواپيما را طراحي كردند كه سطح بالاي آنها براي جاي‌دهي سلول‌هاي خورشيدي هموار بود.

شركت آستروفلايت تأمين كننده موتور و شركت دو پونت (DuPont)كه بسياري از مواد پيشرفته اين هواپيماها را توليد كرد تأمين‌‌كنندگان اصلي پروژه بودند.

خلبان ديگري به نام استفان پاتك (حدود 150 پوند) كه حدود 4600 ساعت پرواز با هواپيماهاي مختلف داشت نيز به جمع اضافه شد. خلبانان هواپيما را ابتدا با باتري و سپس با توان خورشيدي پرواز دادند. در انتهاي سال 1980 و در اوايل 1981، مجموعه به پارك هوايي مارانا در تاكسون منتقل شد.

سولار چلنجر ارتفاع اوليه 14300 پا را ثبت كرد و در هفتم جولاي 1981 موفق شد 163 مايل از پاريس به لندن را به‌مدت 5 ساعت و 23 دقيقه پرواز كند (km/h 48/44 = Vmean).

قبلا در سال 1979 دكتر مك‌‌كريدي به‌وسيله هواپيما با نيروي انساني گوسامر آلباتروس نيز به اين موفقيت دست يافته بود.

3- هواپيماي هالسول(HALSOL)ايرووايرونمنت در 1981 به‌عنوان بخشي از برنامه سري، بودجه‌‌اي محرمانه از اداره‌‌اي ناشناس دريافت كرد تا امكان طراحي و ساخت هواپيماي خورشيدي با مداومت پروازي زياد در ارتفاع بالاي 65000 پا را بررسي كند.

هواپيماي طراحي شده با نام هالسول با 3 مدل در مقياس كوچك‌تر و يك پروتوتايپ نهايي ساخته و آزمايش شد. هالسول در2ماه، 9 بار پرواز كرد و عاقبت به ياري باتري‌هاي قابل شارژ روي- نقره به ارتفاع 20000 پايي رسيد.

برنامه آزمايش در پايگاهي ناشناخته در «گروم ليك» صحراي نوادا انجام شد. سازمان‌هاي دخيل در اين برنامه عبارت بودند از: نيروي هوايي، آزمايشگاه تحقيقات نيروي دريايي، سازمان سيا، اداره شناسايي ملي و ناسا.

اينكه كداميك از اين سازمان‌ها مشتري چنين هواپيمايي بودند، خود يك راز است.
هواپيما صلاحيت پروازي خود را از نظر ايروديناميكي و سازه‌‌اي نشان داد، اما درصورت تجهيز به سلول‌هاي خورشيدي و تجهيزات كنترل توان موجود در آن موقع، از حمل بار مفيد باز مي‌‌ماند. 

همچنين از نظر سيستم‌هاي ذخيره انرژي نيز با مشكل مواجه بود. هالسول نيازمند ايده‌هايي بود كه از فناوري سال 1980 فراتر مي‌‌رفت، لذا براي 10 سال معطل ماند و بعدا به پث‌‌‌فايندر تبديل شد.

طاهره ساعدي