EPFL - Ecole Polytechnique Fédérale

EPFL: Ein fliegendes Labor für eine Reise um die Welt und durch die Welt der Wissenschaft

      Lausanne (ots) - Einmal um die Welt dank der Sonne: Für dieses
Unterfangen wird Bertrand Piccard in den Genuss der
spitzentechnologischen Forschung der als wissenschaftliche Beraterin
von Solar Impulse tätigen EPFL gelangen. Nachtflug, optimale
Energienutzung, Ultraleichtigkeit und Sicherheit: Diese Leistung
stellt eine Vielzahl von technologischen Herausforderungen an die
nachhaltige Entwicklung und die Beziehung zwischen Mensch, Maschine
und Umwelt. Nachfolgend einige Beispiele von Forschungsthemen und
deren möglichen Anwendungen in der Gesellschaft.

    «Die Verbesserung des Wirkungsgrades der von uns zusammen mit kanadischen Forschern entwickelten Herzprothese oder des elektrischen Systems des Solarflugzeugs verlangt den gleichen Ansatz: die Berücksichtigung hunderter, gleichzeitig zu optimierender Faktoren», erklärt Prof. Yves Perriard, Leiter des Labors für integrierte Antriebe. Alle Parameter, von der Form der Propeller bis zum Durchmesser des Motors, werden in Frage gestellt. Die Festlegung eines optimalen Systems gestützt auf diese unterschiedlichen Elemente erfordert Analysemethoden mit fortgeschrittenen mathematischen Algorithmen. Sie werden es auch erlauben, die bestmögliche Herzprothese zu entwickeln.

    Kälte als Antrieb für den Motor Auch der beste Pilot muss sich mit den rund neun Stunden Tageslicht begnügen, um aufzutanken. Deshalb müssen der Wirkungsgrad optimiert und alle möglichen Energiequellen ausgeschöpft werden. Die von den elektronischen Bauteilen abgestrahlte Wärme kann zum Heizen des Cockpits verwendet werden. In grosser Höhe beträgt die Temperatur kaum mehr als 55 Grad. Yves Perriard möchte dieses unwirtliche Klima nutzen. «Je stärker der Magnet des Motors abgekühlt wird, desto grösser ist die magnetische Energie», hält er fest. Dieses noch nie bei so niedrigen Temperaturen getestete Prinzip sollte es ermöglichen, die Leistung des Elektromotors regelrecht zu «boosten».

    Um in jeder Flugphase einen optimalen Energiewirkungsgrad zu erhalten, werden für das Flugzeug auch die laufenden Forschungsarbeiten über eine neue Generation von Sensoren genutzt. Dabei werden die Grenzen der Miniaturisierung elektromagnetischer Systeme gesprengt. Damit kann eine grössere Zuverlässigkeit der Herzprothesen sichergestellt werden, weil keine mechanischen Sensoren mehr eingebaut werden müssen.

    Kostengünstige erneuerbare Energie Zur Verbesserung der Flugeigenschaften muss das Flugzeug ausserdem so leicht wie möglich sein. Yves Leterrier, Lehrbeauftragter am Labor für Verbundstofftechnologie und Polymere möchte ultraleichte und multifunktionale Werkstoffe entwickeln, welche die Solarzellen des Flugzeugs enthalten können. Diese Verbundstoffe werden sich auf die Arbeiten stützen, die er mit seinem Team im Rahmen des europäischen FLEXled-Projekts (Flexible Polymer Light Emitting Displays) durchführt. Es geht darum, mithilfe neuer Polymere ein flexibles, leichtes und widerstandsfähiges Substrat zu entwickeln, um Bildschirme herzustellen, die eine bestimmte Form wie die eines Armaturenbretts annehmen können.

    Im Fall des Solarflugzeugs besteht die Absicht darin, solche transparenten Substrate zum Einschliessen der Solarzellen zu verwenden, wie sie von Prof. Michael Grätzel entwickelt werden. Diese Membranen werden die Oberfläche des Flugzeugs bedecken. Man geht dabei vom Modell des schwarzen Körpers aus, der die Eigenschaft besitzt, alle elektromagnetischen Strahlen, d.h. die gesamte Lichtenergie, aufzunehmen. Langfristig werden diese Forschungsarbeiten zur Entwicklung ultraleichter und kostengünstiger Systeme für das Gewinnen erneuerbarer Energie führen.

    Pilot und Flugzeug werden eins Das Flugzeug zum Fliegen zu bringen ist nur ein Teil der Herausforderung. Der vom Team von Prof. Dario Floreano entwickelte Pilotenassistent lässt sich von den Gesetzen der Genetik, der natürlichen Selektion und den Systemen der neuronalen Netze leiten. Auf diese Weise erwirbt er eine gewisse Anpassungs- und Lernfähigkeit. Er kann eine grosse Menge an Informationen über das Flugzeug erheben, interpretieren und den Piloten warnen oder ihm ein Manöver empfehlen.

    Prof. Floreano möchte auch sein langfristiges Projekt verfolgen, dem Menschen ein Leben in «symbiotischer Beziehung» mit der Maschine zu ermöglichen. «Das Flugzeug zeichnet den Stress sowie die psychische und emotionale Belastung des Piloten auf, der in Echtzeit über den Zustand des Flugzeugs, die Vibrationen der Maschine, den Druck etc. informiert wird.» Diese Symbiose soll es dem Piloten erlauben, die Bewegungen des Flugzeugs durch eigene Körperbewegungen zu steuern.

    Interaktivere Rollstühle Die Maschine könnte lernen, den Piloten etwa alle vier Stunden zu wecken, dabei aber das Ende einer Tiefschlafphase abzuwarten, damit das Aufwachen angenehmer ist. Im Bereich der Behinderungen sind zahlreiche Anwendungen dieser symbiotischen Systeme vorstellbar. Dario Floreano denkt beispielsweise an interaktivere Prothesen und Rollstühle.

    Für den Vizepräsidenten der Forschung an der EPFL, Stefan Catsicas, «stellt Solar Impulse ein riesiges fliegendes Labor dar, das die Forschung in sehr unterschiedlichen Bereichen vorantreibt.» Es fördert grundlegende Projekte an der Schnittstelle zwischen klassischen Fachgebieten und den Technologietransfer zu praktischen Anwendungen.» Schliesslich ist Solar Impulse auch ein ausserordentliches Experimentierfeld für die Studenten, die konkrete Projekte im Rahmen dieses Vorhabens realisieren werden.

    Weitere Informationen:

    EPFL:

Nicolas Henchoz, Stellvertreter des Präsidenten der EPFL für Kommunikation, +41 21 693 50 73, +41 79 219 84 14 Grégoire Jotterand, attaché de presse, +41 21 693 21 06, +41 76 571 64 40

    Solar Impulse:

Gérard Sermier, Medienverantwortlicher, +41 22 732 59 97



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