En Stratobus-demonstrator skal fly om to år, mens fullskala-prototypen etter planen skal i lufta for første gang om fire år. (Bilde: Thales Alenia Space)

Thales Alenia Space Stratobus

På 20 kilometers høyde er brenselceller overlegne batterier

Bergensk energiløsning i fransk autonomt luftskip.

En krysning mellom en drone og en satellitt. Det er beskrivelsen Thales Alenia Space gir av Stratobus.

Når fullskala-prototypen på dette overvåking- og kommunikasjonsluftskipet flyr for første gang om fire år, er det med energiforsyning fra CMR Prototech i Bergen om bord.

– Mer enn ti års teknologiutvikling har ført oss hit. Det gjenstår fortsatt mye arbeid, men det er klart at dette er en enorm mulighet for oss, sier prosjektleder Bjarte G. B. Solheim i CMR Prototech.

Som navnet indikerer, er Stratobus et luftfartøy som designes for å operere stasjonært i nedre sjikt av stratosfæren, på en høyde på cirka 20 kilometer, eller 66.000 fot som er en vanligere målestokk i luftfarten.

Stratobus skal være et rimelig supplement til konvensjonelle satellitter. 
Stratobus skal være et rimelig supplement til konvensjonelle satellitter.  Bilde: Thales Alenia Space

Dette er over de verste vindene, men likevel med tett nok luft til å gi oppdrift. Fire elektriske propeller bidrar til å holde aerostaten i riktig posisjon selv i vindkast opp til 90 kilometer i timen.

Luftskipet Norge forankret til luftskipsmasta på Vadsøøya i mai 1926.
Luftskipet Norge forankret til luftskipsmasta på Vadsøøya i mai 1926. Foto: Digitalt Museum

Dimensjonene er omtrent som for luftskipet «Norge» som fløy første gang for 90 år siden. Lengden blir cirka 100 meter med en diameter på 33 meter på det største. Volumet er 50.000 kubikkmeter som trolig vil fylles med hydrogen.

Se video som viser konseptet nederst i artikkelen

Batterier veier for mye

Prinsippskisse av Stratobus RFCS.
Prinsippskisse av Stratobus RFCS. Foto: CMR Prototech

Energiforsyningen er et såkalt regenerativt brenselcellesystem (RFCS). Dette er et lukket system der en elektrolysør produserer hydrogen ved hjelp av solkraft på dagtid, mens det motsatt er en brenselcelle som gjør om hydrogen og oksygen til elektrisk strøm og vann på natta.

Brenselcellesystemet skal kunne besørge strøm til elmotorene, som er mest kraftkrevende, og i tillegg ha 5 kW reservert nyttelasten.

Hele det autonome luftskipet veier under fem tonn og skal minimum kunne frakte 250 kg nyttelast. Her kommer den norske løsningen med stor spesifikk energi inn:

Pseudo-satellitten blir stasjonær i stratosfæren, 20 kilometer over bakken.
Pseudo-satellitten blir stasjonær i stratosfæren, 20 kilometer over bakken. Bilde: Thales Alenia Space

– Hele vårt system veier over et tonn. Skulle tilsvarende energi i stedet vært lagret i batterier, ville det krevd et sted rundt 3-5 ganger denne vekten. Det ville rett og slett ikke fungert, sier Solheim.

Vekt er mildt sagt viktig i romfart. Også en farkost som Stratobus vil være null verdt om den ikke har evne til å bære en fornuftig mengde nyttelast.

Energiløsningen er i utgangspunktet designet som erstatning for batterier i store telekomsatellitter. Ifølge Solheim er om lag to tredeler av teknologien videreført til Stratobus-systemet.

– Der satellittene opererer i mikrogravitasjon, har vi nytte av 1 g tyngdekraft og en viss atmosfære der Stratobus befinner seg. Det forenkler en del, sier prosjektlederen.

Kan hentes ned igjen

Den delvis gjennomsiktige ballongen er kledd med solceller på toppen og tilhørende reflektorer. Den roterer etter sola og overfører solkraft ned til gondolen, der brenselcelle, elektrolysør og lagringstanker for hydrogen, oksygen og vann er plassert sammen med øvrig nyttelast. I og med at Stratobus skal kunne fraktes enkelt rundt omkring i verden, er det vesentlig at hele CMR Prototech-systemet får plass i en standard container.

Fartøyet er definert som en såkalt «high-altitude platform station» (HAPS). Det som er med på å gjøre dette til en lavkostnadsløsning, er at denne «satellitten» ikke trenger oppskytning for å komme seg i bane. Den trenger fire timer på å stige til 20 km og omtrent samme tid på å returnere.

Designmålet er at Stratobus skal kunne operere i fem år med ett årlig vedlikehold. I den forbindelse kan også nyttelasten byttes ut. Hva luftskipet skal gjøre, kommer selvsagt helt an på hva slags sensorer eller annet utstyrt den har med seg. Stikkord er overvåking, meteorologi, telekommunikasjon og supplement til konvensjonelle satellitter.

Pseudo-satellitt 

Alle detaljene er ennå ikke klare. Kravene til de ulike delene i systemet skal spikres mot slutten av året (såkalt «System Requirements Review», SRR) fulgt av «preliminary design review» våren 2017 og «critical design review» våren 2018.

For eksempel er det ennå ikke klart om CMR Prototech skal lage elektrolysør og brenselcelle selv eller kjøpe dem. Det er både et spørsmål om kostnader og om det lar seg oppdrive masseproduserte enheter med den riktige ytelsen.

Prosjektet har rundt 20 millioner euro i statlig og regional støtte i Frankrike til det første FoU-prosjektet som skal lede til en første prototype som skal fly i 2018. Etter planen skal fullskalaversjonen være klar til å fly og Easa-sertifiseres to år etter. Her til lands har Innovasjon Norge bevilget penger til systemdesignen.

– Vi er overbevist om at Stratobus vil ta en betydelig del av det nye markedet for slike pseudo-satellitter, som er anslått å ha en verdi på en milliard dollar i perioden til 2020, sa Thales Alenia Space-direktør Jean-Loic Galle i en pressemelding i forbindelse med lanseringen i april.

Thales Alenia Space eies av franske Thales (67 prosent) og italienske Leonardo-Finmeccanica (33 prosent).

For CMR Prototech vil en andel av Stratobus ha stor betydning:

– Markedet som åpner seg med dette prosjektet er verdt flere milliarder kroner også for oss, noe som er ganske enormt for en bedrift med 40 ansatte. Dette hadde ikke vært mulig uten de norske bidragene til ESAs frivillige program. Dessuten har Norsk Romsenter vært en viktig støttespiller til brenselcelleutviklingen for satellitter, sier Solheim.

Kommentarer (25)

Kommentarer (25)