Fascinația lucrurilor misterioase ce ne înconjoară, precum atmosfera, trezește din ce în ce mai mult interesul comunității științifice din sectorul aeronautic la nivel global.
Cercetătorii de la Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare Aerospațială “Elie Carafoli” – INCAS – București și-au îndreptat atenția, în ultimii ani, asupra cercetării atmosferice, căutând soluții pentru provocările referitoare la siguranța aeronavelor privind calitatea zborului și a evitării pericolelor ce pot surveni pe parcursul zborului, pericole imprevizibile la momentul începerii călătoriei aeriene.
În vederea acestei misiuni, INCAS a făcut o investiție unică în România, investiție capabilă de aceste activităţi de cercetare-dezvoltare în spaţiul aerian civil nesegregat, prin dezvoltarea unui laborator aeropurtat pentru cercetări atmosferice și de mediu, denumit ATMOSLAB.
Prin intermediul dezvoltării de noi capabilităţi şi infrastructuri performante, precum ATMOSLAB, INCAS deschide noi orizonturi atât pentru partenerii din industria aerospațială, cât și pentru alți parteneri din diferite domenii interesați de capacitățile experimentale oferite de acest laborator. Implicit, prin această infrastructură, INCAS îşi consolidează poziţia de lider în domeniul cercetărilor aerospaţiale la nivel global şi de partener sustenabil în cadrul proiectelor internaţionale pe care le desfăşoară (Dr. Cătălin Nae, Director General INCAS)
Laboratorul Aeropurtat pentru Cercetări Atmosferice de Mediu (ATMOSLAB) a fost construit printr-un proiect co-finanțat prin Fondul European de Dezvoltare Regională și a avut în vedere dezvoltarea unei infrastructuri specifice pentru cercetări de mediu in-situ avansate, în conformitate cu „Strategia Naţională de Protejare a Mediului”, „Strategia Naţională pentru Dezvoltare Durabilă în orizontul anilor 2020-2030”, „FlightPath 2050” elaborată de noul ACARE. De asemenea, INCAS se află în proces de aderare la European Facility for Airborne Research in Environmental and Geo-sciences (EUFAR), precum și la IAGOS (In-Service Aircraft for a Global Observing System).
Ce înseamnă mai exact ATMOSLAB
Laboratorul aeropurtat a devenit operațional din anul 2011 și cuprinde o platformă de zbor bazată pe aeronavele King Air, BN2 și Bill Hempel Team Edge 60% Super Cub RPAS, precum și o serie de echipamente de măsurători in-situ pentru colectarea de date de monitorizare a mediului și a Pământului. De asemenea, ATMOSLAB include și un laborator mobil la sol conceput pentru a oferi sprijin pentru misiunile experimentale ale laboratorului aeropurtat. Acesta este echipat cu calculatoare de bord care permit prelucrarea datelor la sol.
Laboratorul Aeropurtat Hawker Beechcraft – King Air C90 GTx este echipat cu un sistem topografic LIDAR de tip Riegl Q680i – laserul are o cameră digitală montată în tandem DigiCAM (se va monta una interschimbabilă termală numită Digiterm pentru misiuni de aerotermografie), un sistem CAPS (Cloud Aerosol Precipitations Spectrum), un sistem Data-Link de transmisie de date în timpul zborului, precum și o sondă de tip Hawkeye ce oferă imagini 3D ale particulelor de gheață, împreună cu un sistem de achiziții de date de la magistrala avionului tip Arinc429. De asemenea, un alt echipament va fi instalat în curând la bordul aeronavei ce constă într-un sistem de admisie de aer pentru analiza compoziției chimice a atmosferei.
Laboratorul Aeropurtat BN-2 (înmatriculată YR-BNR) ce urmează să fie dezvoltat este o platformă aeriană bazată pe o aeronavă Britten Norman BN2 A-27, echipată cu o serie de instrumente specifice pentru analiza calităţii mediului, care va include echipamentele cu senzori şi cele necesare montării traductorilor de stare, pentru culegerea de date privind poziţionarea globală a avionului, temperatura locală, direcţia şi viteza vântului, precum și un radar, o consolă pentru operator și un Data Link.
Laborator Aeropurtat BILL Hempel Team Edge 60% Super Cub RPAS highly modified (vehicul făra pilot) reprezintă un prototip pentru zbor acrobatic, fiind un model de înaltă performanță, atât în termeni de precizie și de manevre tridimensionale ajustate pentru a transporta instrumente specifice pentru măsurători atmosferice.
Studiile efectuate în cadrul laboratorului ATMOSLAB sunt utilizate în special pentru analiza particulelor de gheață la mare altitudine și pentru îmbunătățirea siguranței aeronavelor în condiții meteorologice dificile. Datele colectate sunt prelucrate în doar câteva minute direct la bordul aeronavei.
Echipa din cadrul laboratorului ATMOSLAB este formată din cercetători de la Compartimentul de Aerodinamică Ambientală și ingineri de la Compartimentul ATMOSLAB din cadrul INCAS, precum și dintr-o echipă de piloți care beneficiază de un training special în institut pentru misiuni de cercetare.
Aici există un amestec de specialiști calificați în diverse domenii științifice și tehnice care implică o coordonare interdisciplinară: fizica teoretică (abordare teoretică a fenomenelor fizice), optoelectronice (plasma, laser, spectroscopie, fotonică), fizica atmosferei (interacțiunea norilor, aerosoli, precipitații, schimbările climatice), fizica mediului (poluarea aerului, calitatea aerului, formarea gheții), inginerie aeronautică, inginerie electronică, calculul de dinamică a fluidelor, achiziții de date, de prelucrare a datelor, de reconstrucție 3D și de cartografiere.
Experimentele realizate de aceștia pun accent pe influența fenomenelor naturale asupra zborului aeronavelor, precum fenomenele care reduc vizibilitatea (ceață, furtună de praf/nisip, cenușă vulcanică), givrajul (depuneri de gheață), orajele (fulgere, tunete) și alte fenomene ce înrăutățesc operațiunile de zbor care pot duce la modificarea aerodinamicii avionului.
În vederea extinderii acestor capacități de cercetare, INCAS va dezvolta în curând un centru de operaţiuni propriu la aerodromul Strejnic din județul Prahova ce va include mai multe laboratoare noi, interconectate cu celelalte departamente INCAS, adaptabile la o gamă largă de misiuni de cercetare. Acesta va include un Laborator de calibrare, de calitatea aerului şi monitorizarea poluării, de simulare şi modelare a atmosferei şi terenului, de teledetecţie, LIDAR şi de modelare a terenului și un Centru de Comandă şi Navigaţie.
Implicarea ATMOSLAB în proiecte de mare anvergură
La momentul actual, Laboratorul ATMOSLAB este utilizat în câteva proiecte internaţionale de mare anvergură, precum HAIC (High Altitude Ice Crystals), CAPESA și MULTIPLY.
Proiectul HAIC (High Altitude Ice Crystals), un proiect integrat în cel de-al șaptelea Program-Cadru al Comisiei Europene – EU FP7, furnizează producătorilor de aeronave din Europa capacități de înțelegere, de măsurare și de modelare în condiții de givraj sau de îngheț sporit la altitudine mare.
Scopul principal al acestui proiect este de a obține alinierea industriei aeronautice la reglementările EASA și ICAO cu privire la îmbunătățirea funcționării aeronavelor, precum și la creșterea siguranței zborului în astfel de condiții meteorologice.
Proiectul CAPESA este un proiect finanţat prin Programul Naţional de Cercetare – Dezvoltare STAR ce presupune susținerea misiunilor satelitare ale Agenției Spațiale Europene (ESA) – Sentinel-4 și Sentinel-5, ce fac parte din cadrul Programului European Copernicus – cea mai mare iniţiativă de monitorizare a mediului din lume. Rolul INCAS în acest proiect este de a implementa pe o platformă aeriană fără pilot echipamente de cercetare in-situ a căror rezultate vor fi utilizate în validarea și calibrarea datelor satelitare.
De asemenea, proiectul are ca obiectiv intensificarea participării comunității științifice românești la „ESA Contributing Missions” prin dezvoltarea și intensificarea activităților de cercetare în teledetecția atmosferică (ARS).
Andreea Boscornea, manager de proiect, INCAS, ne dezvăluie beneficiile proiectului CAPESA:
Proiectul CAPESA oferă posibilitatea studierii atmosferei, prin utilizarea de platforme aeropurtate fără pilot de mare capacitate (prin dimensiunile sale, aeronava pregătită pentru proiectul CAPESA este unică pe plan naţional) şi permite susţinerea misiunilor ESA Sentinel 4 şi 5, o iniţiativă unică atât în ţară, cât şi în Europa
Proiectul MULTIPLY este un proiect desfășurat de Agenția Spațială Europeană (ESA) ce are ca scop identificarea de soluții tehnice pentru a răspunde cerințelor, pentru a proiecta și dezvolta un nou sistem LIDAR. INCAS participă la acest proiect alături de Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Optoelectronică (INOE), împreună cu alți parteneri ai consorțiului, precum: Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M), National Observatory of Athens, Institute for Astronomy, Astrophysics, Space Applications and Remote Sensing (IAASARS/NOA), University of Warsaw, Faculty of Physics, Institute of Geophysics (UW), National Aerospace Laboratory (NLR).
INCAS – PERFORMER ÎN AEROSPAȚIU
INCAS – Institutul Național de Cercetare Aerospațială „ELIE CARAFOLI” este organizația lider în cadrul științelor aerospațiale din România, cu peste 60 de ani de tradiție în ingineria aerospațială, fizica fluidelor și aerodinamica aplicată, utilizând tehnologii de ultimă generație și infrastructuri unice cu importanță strategică națională.
INCAS a fost implicat în toate proiectele aeronautice naționale din domeniile civil și militar și în prezent poartă un rol major în politica UE de dezvoltare R&D în programele FlightPath 2050 și Horizon 2020.
INCAS a funcționat sub diferite denumiri și forme organizatorice din anul 1950, de când Institutul de Mecanică Aplicată al Academiei Române a fost înființat. În 1991, Institutul Aviației a fost reorganizat împreună cu întreaga industrie aeronautică. Ca urmare, a părut o nouă organizație, ORCAS – Oficiul Român de Cercetare Aerospațială –, menită să coordoneze toată cercetarea aeronautică și să reprezinte activitatea aeronautică românească în străinătate.
Din acest program de restructurare au rezultat mai multe organizații de cercetare, toate derivate din Institutul Aviației precum IMFDZ, STRAERO, INAv, ELAROM, SIMULTEC, CPCA, fiecare dintre acestea având scopul de a dezvolta câte un domeniu specific științelor aeronautice. Doar două dintre acestea, IMFDZ și ORCAS, aveau ca obiectiv cercetarea complexă în cadrul domeniilor spațial și aeronautic, fapt care a dus la fuzionarea lor. Noua companie formată a primit numele de Institutul Național de Cercetare Aerospațială „ELIE CARAFOLI” – INCAS.
Începând din 2007, INCAS a inițiat o strategie solidă pe termen lung pentru recunoașterea statutului și competențelor României în științele spațiale, folosind infrastructura unică de cercetare (inclusiv tuneluri aerodinamice ce folosesc tehnologii de ultimă oră) și competențe extraordinare în nișe importante pentru dezvoltare la scară internațională. În același timp, INCAS a fost recunoscut ca factor de decizie în Europa și la nivel internațional, jucând un rol major în toate documentele programatice și viziunile dezvoltate în aeronautică din ultimii 5 ani.
Dezvoltarea prezentului plan de dezvoltare se bazează pe o analiză din domeniul R&D global și pe noile provocări impuse de schimbările mediilor economic și social. INCAS este unul dintre colaboratorii FlightPath 2050, un participant activ în noul ACARE – Consiliul Consultativ pentru Cercetare Aeronautică, a participat la dezvoltarea comună a EREA – Organizația de Cercetare Europeană în Aeronautică în programatica „Viziune despre viitor – Către următoarea generație a sistemului de transport aerian” și este unul dintre membrii fondatori ai IFAR – Forumul Internațional de Cercetare Aviatică.
Aceasta este o bază solidă pentru dezvoltarea și implementarea strategiei și a planului de dezvoltare pentru INCAS pentru următorii zece ani.
