Les plates-formes volantes à énergie solaire doivent encore prouver leur applicabilité dans le monde réel en dehors des démonstrations ciblées. La surveillance des glaciers dans les régions polaires est en pole position pour devenir une application principale, car le soleil de minuit offre des conditions idéales pour des vols perpétuels.

Quel meilleur endroit que l'Arctique pour tester la nouvelle génération d'avions solaires ? Le Laboratoire des systèmes autonomes ASL a développé un véhicule aérien sans pilote (UAV) à énergie solaire, pionnier. AtlantikSolar, capable de voler plusieurs jours. Les glaciologues de l'ETH Zurich – qui utilisent des drones pour surveiller les glaciers du Groenland – ont besoin de plus d'endurance pour faire face à l'immensité du paysage glaciaire. Les conditions de lumière du jour continues dans l'été arctique offrent des conditions potentiellement idéales pour un avion à énergie solaire, ce qui prolongerait considérablement le temps de vol des UAV d'arpentage.

Théoriquement oui, mais est-ce que ça marche en pratique ? Pour répondre à cette question, nous, scientifiques des systèmes autonomes et glaciologues, avons conçu un projet collaboratif appelé "Sun2Ice" pour faire voler AtlantikSolar loin au nord sous le soleil de minuit.

Piloter un drone fragile dans un environnement difficile

Qanaaq, nord-ouest du Groenland (77◦N, environ 600 habitants permanents), est entouré de dizaines de glaciers vêlants, joignable par avion, et dispose de toutes les commodités (boutique, location maison, l'Internet, ...). C'est donc un endroit idéal pour accueillir ce projet !

Peu après son arrivée début juin, nous avons dû faire face à notre premier problème majeur :le sable du lieu d'atterrissage identifié l'an dernier a été emporté par des vents violents en hiver. Sans aucune douceur, site d'atterrissage non rocheux, AtlantikSolar pourrait potentiellement se briser en touchant le sol, ou au minimum endommager la charge utile de la caméra orientée vers le bas. Après près d'une semaine de travail manuel pour improviser une piste d'atterrissage sécurisée sur le terrain rocheux de Qaanaaq, un autre obstacle inattendu s'est présenté :le brouillard a commencé à recouvrir le ciel de Qaanaaq de façon soutenue, avec pour conséquence la mise à la terre d'AtlantikSolar pendant plusieurs jours supplémentaires.

Premier vol à énergie solaire dans l'Arctique

Le ciel s'est finalement éclairci le 20 juin au matin. A midi, AtlantikSolar était dans l'air, prévu de faire le tour et d'effectuer le tout premier vol de 24 heures d'un avion à énergie solaire dans les régions polaires. Par coïncidence, le débarquement devrait donc intervenir le 21 juin vers midi, ce qui n'est pas seulement le solstice – la meilleure chose que l'on puisse espérer avec un avion à énergie solaire ! – mais aussi la fête nationale du Groenland. Cela signifie qu'AtlantikSolar établirait un record pendant et à côté des célébrations devant le peuple Qaanaaq, qui sont déjà intrigués par nous et notre étrange avion.

Toutes les planètes étaient mieux alignées pour un événement unique, l'excitation montait après chaque heure, et la machine à café travaillait dur pour garder l'équipe au chaud et éveillée pendant 24 heures... jusqu'à ce que le brouillard revienne vers 1h du matin, obligeant l'équipe à interrompre la mission après 13 heures de vol.

Ce n'est pas grave ! Malgré 6 heures de temps nuageux et venteux tout au long du vol, provoquant une consommation d'énergie supérieure à la normale, le record de la batterie montre qu'elles sont restées au-dessus de 60% de leur capacité, indiquant que même avec de mauvaises conditions persistantes, ~20 heures de vol auraient été possibles, et dans des conditions moins sévères à coup sûr plus de 24 ! Maintenant, AtlantikSolar est prêt à voler vers un glacier.

En route pour le glacier Bowdoin

Le prochain non brumeux, ciel clair, et un jour peu venteux s'est produit le 3 juillet. AltantikSolar a atteint le glacier 1 heure et 15 minutes après le décollage et a commencé un balayage photogrammétrique du front de vêlage. Suivi en permanence par satellite, tout allait bien jusqu'à ce que des vents imprévisibles de la vallée commencent à entrer dans le fjord. Malgré les vents les plus forts qu'AtlantikSolar ait jamais vus – jusqu'à 6 m/s de rafales verticales et un vent arrière soutenu de 15 m/s, considérant que sa vitesse de croisière n'est que d'environ 10 m/s ! – AltantikSolar est revenu avec succès à Qaanaaq, après 5 heures et 230 km – toujours presque complètement chargée. Ce dernier vol a démontré le potentiel de cette plateforme pour surveiller la cryosphère, une mission nécessitant la combinaison de performances de longue endurance et de capacité de charge utile.

Le plus intéressant, La cartographie d'AltantikSolar a révélé une large crevasse en amont sur le front. Quelques jours plus tard, des collègues glaciologues se sont rendus à Bowdoin et ont continué à surveiller la propagation de la fissure, jusqu'à ce qu'il s'effondre soudainement. Tous ensemble, nous disposons désormais d'un ensemble unique de données – décrivant toutes les phases de fracturation – pour améliorer la modélisation numérique du vêlage, un mécanisme complexe et encore mal compris, qui jouent un rôle majeur dans l'élévation du niveau de la mer.