Salah satu tujuan utama agensi angkasa dan aeroangkasa komersil pada masa ini adalah mengurangkan kos penerokaan angkasa lepas. Tetapi bukan hanya kos penghantaran muatan ke angkasa (dan pencemaran yang ditimbulkannya) yang menyangkut agensi seperti NASA.
Terdapat juga kos (ekonomi dan persekitaran) yang berkaitan dengan penerbangan. Bahan bakar jet juga tidak murah, dan perjalanan udara komersial menyumbang 4 hingga 9% gas rumah hijau antropogenik (dan sedang meningkat). Atas sebab ini, NASA telah bekerjasama dengan industri komersial untuk mengembangkan pesawat elektrik, yang mereka harapkan akan memberikan alternatif yang efisien bahan bakar dan biaya untuk jet komersial pada tahun 2035.
Ini mewakili cabaran yang besar kerana banyak komponen yang diperlukan untuk membuat pesawat elektrik yang berfungsi agak besar dan berat. Khususnya, Program Kenderaan Udara Lanjutan (AAVP) NASA mencari penyongsang ringan dan padat - komponen pusat sistem elektrik yang memberikan kuasa untuk menggerakkan motor elektrik.
Penyongsang sangat penting untuk sistem pendorong elektronik kerana ia menukar arus bolak-balik (AC) - yang dihasilkan oleh penjana yang dipasang pada enjin dan motor elektrik yang digerakkan oleh baling - kepada kuasa arus terus voltan tinggi (DC). Malangnya, komponen yang diperlukan untuk menghasilkan sejumlah kuasa - penjana, elektronik penukaran kuasa, motor, dan lain-lain - secara historis terlalu besar dan berat untuk dipasang di dalam pesawat.
Ini menimbulkan masalah kerana jumlah tenaga yang diperlukan untuk menjana daya yang diperlukan akan memerlukan elektronik yang lebih berat. Oleh itu mengapa NASA menyiasat sains bahan canggih untuk mencipta elektronik yang lebih ringan dan lebih kecil. Untuk tujuan ini, mereka baru-baru ini menandatangani kontrak $ 12 juta dengan General Electric (GE), salah satu pemimpin dunia dalam pengembangan teknologi canggih silikon karbida (SiC).
Mineral semikonduktor ini digunakan dalam pembuatan elektronik suhu tinggi, voltan tinggi, dan GE berharap dapat menggunakannya untuk memenuhi keperluan ukuran, kuasa, dan kecekapan yang ditentukan oleh NASA. Spesifikasi ini memerlukan penyongsang yang tidak lebih besar daripada beg pakaian dan mampu menghasilkan elektrik megawatt (MW).
Seperti yang dijelaskan oleh Jim Heidmann, pengurus Projek Teknologi Pengangkutan Udara Lanjutan NASA dalam siaran akhbar NASA:
"Kami berada pada saat yang genting dalam sejarah penerbangan kerana kami memiliki kesempatan untuk mengembangkan sistem yang akan mengurangi biaya, penggunaan tenaga dan kebisingan, sambil membuka pasar dan peluang baru untuk perusahaan Amerika. Kita mesti bekerjasama dengan industri dan akademik untuk memastikan teknologi yang tepat tersedia untuk memenuhi permintaan penumpang dan syarikat penerbangan masa depan. "
Ringkasnya, megawatt adalah sejumlah besar elektrik dan menguruskan kuasa semacam itu dengan selamat adalah cabaran utama. Contohnya, milik NASA
Tetapi berkat kemajuan yang dibuat dalam bidang elektronik dan teknologi mesin hibrid dalam beberapa tahun terakhir, keperluan ini dapat dicapai. Kata Amy Jankovsky, pengurus subproyek Hybrid Gas-Electric Propulsion di Pusat Penyelidikan Glenn NASA:
"Dengan kemajuan baru-baru ini dalam bahan dan elektronik tenaga, kami mulai mengatasi tantangan yang dihadapi dalam mengembangkan konsep elektrik yang mengurangkan tenaga, dan kerja penyongsang ini merupakan langkah penting dalam usaha penggerak pesawat elektrik kami. Kerjasama kami dengan GE adalah kunci untuk memajukan komponen berat dan siap penerbangan di kelas megawatt untuk pesawat pengangkutan masa depan. "
Silikon karbida sangat menjanjikan untuk aplikasi penerbangan berkuasa tinggi kerana sifat materialnya. Ia menawarkan suhu operasi tinggi, voltan tinggi, dan kapasiti pengendalian kuasa tinggi. Kelebihan ini akan membolehkan para jurutera keupayaan untuk merancang komponen yang lebih kecil dan lebih ringan di samping meningkatkan output kuasa.
"Pada dasarnya kami membungkus satu megawatt tenaga ke dalam ukuran beg pakaian ringkas yang akan menukar tenaga elektrik yang cukup untuk membolehkan seni bina elektrik hibrid untuk pesawat komersial," kata Konrad Weeber, ketua jurutera Tenaga Elektrik di GE Research. "Kami berjaya membina dan menunjukkan penyongsang di permukaan tanah yang memenuhi keperluan kuasa, ukuran dan kecekapan penerbangan elektrik."
Perkembangan sistem elektrik ini sedang berlangsung di NASA Electric Aircraft Testbed (NEAT) di Sandusky, Ohio, yang sebelumnya merupakan NASA Glenn Hypersonic Tunnel Facility. Yang pertama seumpamanya, tempat uji yang dapat dikonfigurasi ini dibebankan dengan merancang, membangun, memasang dan menguji sistem kuasa pesawat elektrik yang akan merangkumi penciptaan segalanya dari pesawat dua orang hingga pesawat 20 MW.
Kembali pada bulan Mei, NEAT dapat melakukan ujian skala megawatt pertamanya berkat sejumlah besar kuasa yang dapat dicapai oleh kemudahan ini. Ini dan perkongsian yang baru ditandatangani dengan GE muncul sejurus selepas NASA mengumumkan satu lagi perkongsian yang menguntungkan dengan GE dan dua syarikat aeroangkasa utama - Boeing dan United Technologies Pratt & Whitney - untuk mengkaji kemungkinan faedah dan risiko demonstrasi penerbangan berskala besar.
Sebagai Barb Esker, timbalan pengarah Program Kenderaan Udara Lanjutan NASA, meletakkannya:
"Demonstrasi penerbangan adalah bahagian penting dalam pengembangan teknologi kerana mereka menawarkan peluang kepada jurutera dan mitra industri kami untuk menyelesaikan masalah dan membuktikan konsep dalam suasana yang realistis, sambil menangani tantangan yang dihadapi oleh tenaga elektrik dalam penerbangan."
Di antara ancaman perubahan iklim dan fakta bahawa populasi dunia diproyeksikan mencapai hampir 10 miliar pada tahun 2050, jelas bahawa kaedah pembuatan, pengeluaran tenaga, dan pengangkutan alternatif perlu dikembangkan. Adalah baik untuk mengetahui bahawa di samping kereta elektrik dan hibrid, kita dapat menantikan pesawat elektrik dan hibrid.
