El NASA Pathfinder y el NASA Pathfinder Plus fueron los dos primeros aviones desarrollados como parte de una serie evolutiva de vehículos aéreos no tripulados propulsados por sistemas de pilas de combustible y energía solar . AeroVironment, Inc. desarrolló los vehículos bajo el programa de Tecnología de Sensores y Aeronaves de Investigación Ambiental (ERAST) de la NASA . Fueron construidos para desarrollar tecnologías que permitirían que los aviones de gran altitud a largo plazo sirvieran como satélites atmosféricos , realizar tareas de investigación atmosférica y servir como plataformas de comunicaciones. [1] Se desarrollaron aún más hasta convertirse en los aviones Centurion de la NASA y Helios de la NASA .
AeroVironment inició su desarrollo de aviones a gran escala impulsados por energía solar con los vehículos Gossamer Penguin y Solar Challenger a finales de los años 1970 y principios de los 1980, siguiendo el trabajo pionero de Robert Boucher , quien construyó los primeros modelos voladores impulsados por energía solar en 1974. Como parte Como parte del programa ERAST, AeroVironment construyó cuatro generaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV) de larga duración bajo el liderazgo de Ray Morgan, el primero de los cuales fue el Pathfinder.
En 1983, AeroVironment obtuvo financiación de una agencia gubernamental estadounidense no especificada para investigar en secreto un concepto de UAV denominado "High Altitude Solar" o HALSOL. El prototipo HALSOL voló por primera vez en junio de 1983. Se realizaron nueve vuelos HALSOL en Groom Lake en Nevada. Los vuelos se realizaron mediante radiocontrol y batería, ya que el avión no estaba equipado con células solares. Se validó la aerodinámica de HALSOL, pero la investigación llevó a la conclusión de que ni las células fotovoltaicas ni la tecnología de almacenamiento de energía estaban lo suficientemente maduras para hacer que la idea fuera práctica por el momento, por lo que se almacenó HALSOL. [2]
En 1993, después de diez años almacenado, la Organización de Defensa de Misiles Balísticos (BMDO) volvió a poner el avión en estado de vuelo para una breve misión . Con la adición de pequeños paneles solares, se realizaron cinco vuelos de verificación a baja altitud bajo el programa BMDO en NASA Dryden en el otoño de 1993 y principios de 1994 con una combinación de energía solar y de batería. [3]
En 1994, el avión se transfirió al programa ERAST de la NASA para desarrollar tecnología de aviones de plataforma científica. Fue rebautizado como "Pathfinder" porque era "literalmente el pionero de una futura flota de aviones propulsados por energía solar que podrían permanecer en el aire durante semanas o meses en misiones científicas de muestreo e imágenes". [3] Se planeó una serie de vuelos para demostrar que una estructura de avión extremadamente ligera y frágil con una relación de aspecto muy alta (la relación entre la envergadura y la cuerda del ala) puede despegar y aterrizar con éxito desde un aeropuerto y puede volar. a altitudes extremadamente altas (entre 50.000 pies (15.000 m) y 80.000 pies (24.000 m)) impulsados por el poder del sol. Además, el proyecto ERAST también quería determinar la viabilidad de un UAV de este tipo para transportar instrumentos utilizados en diversos estudios científicos. [4]
El 21 de octubre de 1995, la fragilidad del avión quedó claramente demostrada cuando sufrió graves daños en un accidente de hangar, pero posteriormente fue reconstruido. [4]
Pathfinder estaba propulsado por ocho motores eléctricos, que luego se redujeron a seis, que primero funcionaban con baterías. Tenía una envergadura de 98,4 pies (30,0 m). Dos cápsulas debajo de las alas contienen el tren de aterrizaje, las baterías, el sistema de instrumentación de triple redundancia y las computadoras de control de vuelo de doble redundancia. Cuando el avión fue adoptado en el proyecto ERAST a finales de 1993, se estaban añadiendo células solares que finalmente cubrían toda la superficie superior del ala. [1] Los paneles solares proporcionan energía para los motores eléctricos, la aviónica, las comunicaciones y otros sistemas electrónicos de la aeronave. Pathfinder también tenía un sistema de batería de respaldo que puede proporcionar energía durante entre dos y cinco horas para permitir vuelos de duración limitada después del anochecer. [3]
Pathfinder vuela a una velocidad de sólo 15 millas por hora (24 km/h) a 25 millas por hora (40 km/h). El control de cabeceo se mantiene mediante el uso de pequeños elevadores en el borde de salida del ala. El control de giro y guiñada se logra desacelerando o acelerando los motores en las secciones exteriores del ala. [3]
Las principales actividades científicas de las misiones Pathfinder han incluido la detección del estado de los nutrientes de los bosques, el recrecimiento de los bosques después de los daños causados por el huracán Iniki en 1992, las concentraciones de sedimentos/algas en las aguas costeras y la evaluación de la salud de los arrecifes de coral. Las actividades científicas están coordinadas por el Centro de Investigación Ames de la NASA e incluyen investigadores de la Universidad de Hawaii y la Universidad de California . El vuelo Pathfinder probó dos instrumentos científicos desarrollados por ERAST, un interferómetro escaneado de matriz digital (DASI) de alta resolución espectral y un sistema de imágenes en tiempo real aerotransportado (ARTIS) de alta resolución espacial, ambos desarrollados en Ames. Estos vuelos se realizaron a altitudes entre 22.000 pies (6.700 m) y 49.000 pies (15.000 m) en 1997. [3]
El 11 de septiembre de 1995, Pathfinder estableció un récord de altitud no oficial para aviones propulsados por energía solar de 50.000 pies (15.000 m) durante un vuelo de 12 horas desde NASA Dryden . [1] [4] Este y los registros posteriores reclamados por la NASA para Pathfinder siguen sin ser oficiales, ya que no fueron validados por la FAI , el organismo sancionador de récords mundiales de aviación reconocido internacionalmente. La Asociación Nacional de Aeronáutica otorgó al equipo ERAST de la industria de la NASA un premio por uno de los "10 vuelos récord más memorables" de 1995. [3]
Después de nuevas modificaciones, el avión fue trasladado a la instalación de alcance de misiles del Pacífico (PMRF) de la Marina de los EE. UU . en la isla hawaiana de Kauai . En uno de los siete vuelos realizados allí en la primavera y el verano de 1997, Pathfinder elevó el récord de altitud para aviones propulsados por energía solar, así como para aviones propulsados por hélice, a 71.530 pies (21.800 m) el 7 de julio de 1997. Durante esos vuelos, Pathfinder llevaba dos instrumentos de imágenes livianos para aprender más sobre los ecosistemas terrestres y costeros de la isla, lo que demuestra el potencial de dichos aviones como plataformas para la investigación científica. [1]
Durante 1998, el Pathfinder se modificó a la configuración Pathfinder-Plus de alas más largas. Usó cuatro de las cinco secciones del ala Pathfinder original, pero las sustituyó por una nueva sección de ala central de 44 pies (13 m) de largo que incorporaba un perfil aerodinámico de gran altitud diseñado para el siguiente Centurion/Helios. La nueva sección era dos veces más larga que la original y aumentó la envergadura total de la nave de 98,4 pies (30,0 m) a 121 pies (37 m). La nueva sección central estaba coronada por células solares de silicio más eficientes desarrolladas por SunPower Corporation de Sunnyvale, California , que podrían convertir casi el 19 por ciento de la energía solar que reciben en energía eléctrica útil para alimentar los motores, la aviónica y los sistemas de comunicación de la nave. Eso se compara con aproximadamente el 14 por ciento de eficiencia de los paneles solares más antiguos que cubren la mayor parte de la superficie de los paneles del ala central y exterior del Pathfinder original. La potencia potencial máxima se aumentó de aproximadamente 7500 vatios en Pathfinder a aproximadamente 12,500 vatios en Pathfinder-Plus. El número de motores eléctricos se incrementó a ocho, y los motores utilizados eran unidades más potentes, diseñadas para los aviones siguientes. [3]
Los vuelos de desarrollo del Pathfinder-Plus realizados en PMRF en el verano de 1998 validaron tecnologías de potencia, aerodinámica y sistemas para su sucesor, el Centurion. El 6 de agosto de 1998, Pathfinder-Plus, pilotado por Derek Lisoski, demostró su diseño elevando el récord nacional de altitud a 80,201 pies (24,445 m) para aviones de hélice y energía solar. [ 15]
En julio de 2002, Pathfinder-Plus llevaba equipo de retransmisión de comunicaciones comerciales desarrollado por Skytower, Inc., una subsidiaria de AeroVironment , en una prueba de uso del avión como plataforma de transmisión. Skytower, en asociación con la NASA y el Ministerio de Telecomunicaciones de Japón , probó el concepto de un " satélite atmosférico " utilizando con éxito la aeronave para transmitir tanto una señal HDTV como una señal de comunicaciones inalámbricas IMT-2000 desde 65.000 pies (20.000 m). , lo que le da al avión el equivalente a una torre transmisora de 19 km (12 millas) de altura. Debido al alto ángulo de observación del avión, la transmisión utilizó sólo un vatio de potencia, o 1/10.000 de la potencia requerida por una torre terrestre para proporcionar la misma señal. [6] Según Stuart Hindle, vicepresidente de estrategia y desarrollo comercial de SkyTower, "las plataformas SkyTower son básicamente satélites geoestacionarios sin demoras". Además, Hindle dijo que este tipo de plataformas que vuelan en la estratosfera, a diferencia de los satélites reales, pueden alcanzar niveles mucho más altos de uso de frecuencias. "Una sola plataforma SkyTower puede proporcionar más de 1.000 veces la capacidad de acceso local de banda ancha fija de un satélite geoestacionario que utiliza la misma banda de frecuencia, en bytes por segundo por milla cuadrada". [7]
Ray Morgan, presidente de AeroVironment, ha descrito el concepto como: "Lo que estamos tratando de hacer es crear lo que llamamos un 'satélite atmosférico', que opera y realiza muchas de las funciones que haría un satélite en el espacio, pero no está muy cerca, en la atmósfera" [8]
Este artículo contiene material que proviene originalmente del artículo web "Vehículos aéreos no tripulados" de Greg Goebel, que existe en el dominio público. 
Este artículo incorpora material de dominio público de sitios web o documentos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio .
