Lotnictwo a ekologia. Wykorzystanie wiatrów zmniejszyłoby emisję gazów cieplarnianych

Przelot jednej osoby w jedną stronę z Londynu do Nowego Jorku powoduje wytwarzanie prawie jednej tony dwutlenku węgla. To bardzo dużo tego powodującego ocieplenie klimatu gazu cieplarnianego. W niektórych krajach niewielu ludziom udaje się spowodować takie emisje przez cały rok. Istnieją jednak sposoby, aby ograniczyć negatywny wpływ latania na klimat. Jedna z nowych innowacji to kierowanie samolotów na takie pułapy, na których mogłyby przy każdej okazji korzystać z wiatrów wiejących na dużych wysokościach.

Do tej pory takie rozwiązanie było niedozwolone. Ale to może się zmienić — i to już wkrótce. Większość odrzutowców pasażerskich przelatujących nad Oceanem Atlantyckim podąża jednym z kilku ustalonych korytarzy powietrznych, które są szeroko rozmieszczone. Powodem jest to, że radary nie są w stanie śledzić samolotów nad całym Atlantykiem. Ale nowa sieć satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej może to wkrótce zmienić. Pozwolą one wtedy na śledzenie tych lotów na całej ich trasie.

- Zamiast trzymać się sztywno określonych tras przelotu, które utrzymują samoloty z dala od siebie, linie lotnicze mogłyby korzystać ze znacznie bardziej elastycznych tras — mówi Cathie Wells, doktorantka w dziedzinie matematyki na Uniwersytecie w Reading w Wielkiej Brytanii.

Czas podróży uzależniony jest od wiatrów

Wells była częścią zespołu w Anglii, który obliczał najszybsze możliwe trasy dla samolotów pasażerskich. Wykorzystali oni algorytmy komputerowe oraz formuły, które pomagają w rozwiązywaniu złożonych problemów matematycznych. Czas podróży zmienia się w zależności od wiatrów, jakie napotyka samolot. Na przykład, samoloty lecące na wschód mogą skorzystać z potężnego impulsu, który daje prąd strumieniowy. To silny prąd powietrza płynący z zachodu na wschód przez Atlantyk. Loty na zachód nie mogą z niego korzystać. Mogą one jednak uniknąć niekorzystnych wiatrów, które w przeciwnym razie wydłużyłyby podróż. Krótsze loty spalają mniej paliwa. A mniejsze spalanie powoduje emisję mniejszej ilości gazów cieplarnianych.

Wszyscy w przemyśle lotniczym wiedzą, że ta branża ma wysoki „ślad węglowy”, który jest miarą wydzielanych gazów cieplarnianych. Istnieją sposoby na zmniejszenie tego śladu, ale większość z nich jest kosztowna i zajęłaby dużo czasu. Na przykład, producenci odrzutowców mogliby przeprojektować swoje samoloty. Linie lotnicze mogłyby też przestawić się na paliwa wytwarzane z odnawialnych źródeł, takich jak rośliny. Niektórzy naukowcy projektują i testują nawet samoloty hybrydowo-elektryczne i napędzane wodorem.

Jednak zaprojektowanie, przetestowanie i oblatanie nowej floty samolotów wymaga dziesięcioleci i wielu miliardów dolarów. Natomiast zmiana toru lotu może od razu obniżyć koszty i zmniejszyć zużycie energii. „Zmniejszenie zużycia paliwa jest korzystne dla obu stron” - mówi Irene Dedoussi, inżynier lotnictwa i kosmonautyki na Politechnice w Delft w Holandii. „Pozwala to branży lotniczej zaoszczędzić pieniądze na paliwie przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji”. Jak mówi, nawet oszczędności rzędu jednego lub dwóch procent są uznawane za istotne. „Użycie czegoś tak prostego do zmniejszenia zużycia paliwa o jedną szóstą może dać znaczące rezultaty”, mówi.

Powietrze różni się w zależności od obszaru

Nowe badania nie pokazują jednoznacznie, jak dobrze takie surfowanie po wietrze sprawdziłoby się w przypadku wszystkich samolotów, w różnych miejscach na całym świecie, które różnią się właściwościami powietrza, jakie w nich występuje. Dedoussi sugeruje jednak, że uelastycznienie tras lotów mogłoby w niektórych miejscach zmniejszyć zarówno zużycie paliwa, jak i emisję CO2.

Zanim jednak do tego dojdzie, algorytm wykorzystany w badaniu może wymagać kilku poprawek. A jeśli czas lotu będzie się zmieniał w zależności od wiatru, planowanie lotów z przesiadkami oraz zarządzanie pasami startowymi i bramkami na lotniskach stanie się bardziej skomplikowane. Naukowcy musieliby opracować najlepsze trasy lotów, które uwzględniałyby takie kwestie. Algorytmy mogą również pomóc w określeniu, czy loty na różnych wysokościach pozwalają na szerszy wybór elastycznych tras w godzinach, w których większość ludzi chce latać.

Administracja zainteresowała się wynikami badań

NATS, czyli Brytyjskie Narodowe Centrum Kontroli Lotów zapewnia kontrolę ruchu lotniczego w Wielkiej Brytanii. Zaprosiło ono wspomnianą Cathie Wells, aby przedstawiła im swoje nowe odkrycia. Zaledwie tydzień po opublikowaniu nowych badań jej zespołu, NATS ogłosiło, że tymczasowo zawiesi używanie swojego systemu tras lotniczych i zamierza współpracować z liniami lotniczymi i swoim kanadyjskim odpowiednikiem (NAV CANADA), by umożliwić liniom lotniczym wybór tras, które najlepiej ograniczą zużycie paliwa.

„To bardzo ekscytująca nowina” - mówi Wells. „Ważne jest to, żebyśmy pokazali, że zmiany naprawdę mogą poprawić funkcjonowanie całej branży. Jeśli nam się uda, rezultaty mogą być naprawdę imponujące!”