Soldrivna flygande plattformar har ännu inte bevisat sin verkliga tillämpning utanför riktade demonstrationer. Övervakning av glaciärer i polära områden är i polposition för att bli en primär tillämpning, eftersom midnattssolen erbjuder idealiska förhållanden för eviga flygningar.

Vilken bättre plats än Arktis för att testa den nya generationen soldrivna flygplan? Autonomous Systems Laboratory ASL har utvecklat ett banbrytande soldrivet obemannat flygfarkost (UAV), AtlantikSolar, kan flyga i flera dagar. Glaciologer från ETH Zürich – som använder UAV för att övervaka glaciärer på Grönland – behöver ytterligare uthållighet för att hantera glaciärlandskapets ofantlighet. Kontinuerliga dagsljusförhållanden under den arktiska sommaren ger potentiellt idealiska förhållanden för ett soldrivet plan, vilket drastiskt skulle förlänga flygtiden för kartläggning av UAV:er.

Teoretiskt sett ja, men fungerar det i praktiken? För att svara på denna fråga, vi – forskare av autonoma system och glaciologer – designade ett samarbetsprojekt kallat "Sun2Ice" för att flyga AtlantikSolar långt norrut under midnattssolen.

Att flyga en skör drönare i en tuff miljö

Qaanaaq, nordvästra Grönland (77◦N, cirka 600 permanenta invånare), är omgiven av tiotals kalvningsglaciärer, nås med flyg, och har alla faciliteter (butik, hyra hus, internet, ...). Det är därför en idealisk plats för detta projekt!

Strax efter ankomsten i början av juni, vi var tvungna att möta vårt första stora problem:sanden på landningsplatsen som identifierades förra året blåstes bort av starka vindar på vintern. Utan någon slät, icke-stenig landningsplats, AtlantikSolar kan potentiellt gå sönder när den rör vid marken, eller åtminstone skada den nedåtvända kamerans nyttolast. Efter nästan en veckas manuellt arbete för att improvisera en säker landningsremsa över Qaanaaqs steniga terräng, ett annat oväntat hinder presenterade sig:dimma började täcka Qaanaaqs himmel på ett ihållande sätt, med följden att AtlantikSolar jordas i ytterligare flera dagar.

Första soldrivna flygningen någonsin i Arktis

Himlen klarnade äntligen upp den 20 juni på morgonen. Vid middagstid, AtlantikSolar var i luften, planerad att cirkla och utföra den första 24-timmarsflygningen någonsin med ett soldrivet flygplan i polarområdena. Av en slump, landningen bör därför ske den 21 juni runt kl. vilket inte bara är solståndet – det bästa vi kunde hoppas på med ett soldrivet flygplan! – men också Grönlands nationaldag. Detta innebär att AtlantikSolar skulle slå rekord under och bredvid firandet inför Qaanaaq-folket, som redan är fascinerade av oss och vårt konstiga plan.

Alla planeter var bäst anpassade för en unik händelse, spänningen steg efter varje timme, och kaffemaskinen arbetade hårt för att hålla laget varmt och vaket i 24 timmar ... tills dimman kom tillbaka vid 01-tiden, tvingar laget att avbryta uppdraget efter 13 timmars flygning.

Det spelar ingen roll! Trots 6 timmar av molnigt och blåsigt under hela flygningen, orsakar större strömförbrukning än normalt, batterirekordet visar att de förblev över 60 % av sin kapacitet, vilket indikerar att även med fortsatt dåliga förhållanden, ~20 timmars flygning skulle ha varit möjligt, och under mindre svåra förhållanden säkert mer än 24! Nu, AtlantikSolar är redo att flyga mot en glaciär.

På väg till Bowdoin Glacier

Nästa icke-dimmiga, klar himmel, och en minimal blåsig dag inträffade den 3 juli. AltantikSolar nådde glaciären inom 1 timme och 15 minuter efter start och startade en fotogrammetrisk skanning av kalvningsfronten. Ständigt spårad av satellit, allt såg bra ut tills oförutsedda dalvindar började komma in i fjorden. Trots de starkaste vindarna som AtlantikSolar någonsin har flugit in – upp till 6 m/s vertikala vindbyar och en ihållande medvind på 15 m/s, med tanke på att dess marschhastighet bara är runt 10 m/s! – AltantikSolar kom framgångsrikt tillbaka till Qaanaaq, efter 5 timmar och 230 km – fortfarande nästan fulladdad. Denna sista flygning visade potentialen hos denna plattform för att övervaka kryosfären, ett uppdrag som kräver kombinationen av långvarig prestanda och nyttolastkapacitet.

Mest intressant, AltantikSolars kartläggning avslöjade en stor spricka uppströms vid fronten. Några dagar senare, några glaciologkollegor gick till Bowdoin och fortsatte att övervaka sprickans spridning, tills den plötsligt kollapsade. Alla tillsammans, vi har nu en unik uppsättning data – som beskriver alla sprickningsfaser – för att förbättra den numeriska modelleringen av kalvning, en komplex och fortfarande inte helt förstådd mekanism, som spelar en stor roll för höjningen av havsnivån.