Analisi di un sistema propulsivo elettrico per mini piattaforme stratosferiche = Analysis of an electric propulsion system for stratospheric mini platforms

Le HAPS (High Altitude Pseudo-Satellite) sono piattaforme operanti nella stratosfera, ad una quota tra i 15 e i 25 km, con una posizione fissa rispetto alla Terra. Questi aeromobili, in genere dirigibili, palloni o velivoli senza equipaggio, hanno l’obiettivo di comporre una rete di telecomunicazioni o di eseguire un telerilevamento, per scopi civili e militari. Queste stazioni, dal punto di vista dei costi, possono diventare una valida alternativa ai satelliti o un supporto a questi ultimi per poter rielaborare rapidamente ingenti quantità di dati. Nonostante esistano molti progetti in fase di sviluppo, la Tesi di Laurea magistrale, qui presentata, svolta in collaborazione con Stratobotic s.r.l, tratta lo studio di una soluzione del tutto innovativa e prevede la cooperazione tra un pallone aerostatico e un piccolo UAV per il mantenimento della stazionarietà della propria posizione, per periodi di tempo prolungati, senza ridurre l’efficienza nell’acquisizione di immagini. Lo svolgimento del lavoro, avvenuto dall’Ottobre del 2020 al Giugno del 2021, include l’implementazione di un modello fisico-matematico che mira alla realizzazione di un primo simulatore aerodinamico e all'individuazione, attraverso il calcolo delle spinte e potenze necessarie a contrastare le forze presenti in tale ambiente, del sistema propulsivo commerciale più opportuno e della quota ideale in cui posizionare, giorno per giorno, la piattaforma in questione. Inoltre, lo studio si è anche concentrato sull’introduzione di soluzioni innovative, quali l’impiego di pannelli fotovoltaici, la trasmissione di potenza wireless a distanza e l’uso di concentratori solari, per la generazione di sufficiente energia elettrica a bordo. I risultati ottenuti, nei diversi aspetti di questo elaborato, sono incoraggianti, in particolare, il confronto con altre piattaforme, già sviluppate, dimostra come la soluzione presentata sia adeguata a dominare certe zone dell’atmosfera, lungo tutto il periodo dell’anno, con costi di produzione e mantenimento maggiormente economici. In futuro, tale soluzione adotterà sistemi di ricarica delle batterie in volo all’avanguardia, già oggetti di questo studio, al fine di poter garantire delle durate continuative di mesi delle missioni e, quindi, un ulteriore passo in avanti nell’innovazione tecnologica.