Explorador de la NASA

En 1983, AeroVironment obtuvo financiación de una agencia gubernamental estadounidense no especificada para investigar en secreto un concepto de UAV denominado "High Altitude Solar" o HALSOL. El prototipo HALSOL realizó su primer vuelo en junio de 1983. Se llevaron a cabo nueve vuelos de HALSOL en Groom Lake , Nevada. Los vuelos se realizaron mediante control remoto y alimentación por batería, ya que la aeronave no estaba equipada con paneles solares. Se validó la aerodinámica de HALSOL, pero la investigación concluyó que ni la tecnología de células fotovoltaicas ni la de almacenamiento de energía estaban lo suficientemente desarrolladas como para que la idea fuera práctica por el momento, por lo que HALSOL se almacenó. ^{[ 2 ]}

En 1993, tras diez años almacenada, la aeronave fue puesta de nuevo en condiciones de vuelo para una breve misión de la Organización de Defensa contra Misiles Balísticos (BMDO). Con la adición de pequeños paneles solares, se realizaron cinco vuelos de prueba a baja altitud bajo el programa BMDO en el Centro Dryden de la NASA en otoño de 1993 y principios de 1994, utilizando una combinación de energía solar y de baterías. ^{[ 3 ]}

En 1994, la aeronave fue transferida al Programa ERAST de la NASA para desarrollar tecnología de aeronaves de plataforma científica. Fue rebautizada como "Pathfinder" porque era "literalmente la precursora de una futura flota de aeronaves de energía solar que podrían permanecer en el aire durante semanas o meses en misiones científicas de muestreo e imágenes". ^{[ 3 ]} Se planificó una serie de vuelos para demostrar que una estructura de aeronave extremadamente ligera y frágil con una relación de aspecto muy alta (la relación entre la envergadura y la cuerda del ala) puede despegar y aterrizar con éxito en un aeropuerto y puede volar a altitudes extremadamente altas (entre 50 000 pies (15 000 m) y 80 000 pies (24 000 m) ) impulsada por la energía del sol. Además, el Proyecto ERAST también quería determinar la viabilidad de un UAV de este tipo para transportar instrumentos utilizados en diversos estudios científicos. ^{[ 4 ]}  

El 21 de octubre de 1995, la fragilidad de la aeronave quedó demostrada claramente cuando sufrió graves daños en un accidente en un hangar, pero posteriormente fue reconstruida. ^{[ 4 ]}

El Pathfinder estaba propulsado por ocho motores eléctricos —posteriormente reducidos a seis— que inicialmente se alimentaban con baterías. Tenía una envergadura de 30 metros (98,4 pies ) . Dos góndolas bajo las alas albergaban el tren de aterrizaje, las baterías, el sistema de instrumentación de triple redundancia y los ordenadores de control de vuelo de doble redundancia. Para cuando la aeronave se incorporó al proyecto ERAST a finales de 1993, se estaban añadiendo células solares, que finalmente cubrieron toda la superficie superior del ala. ^{[ 1 ]} Los paneles solares proporcionan energía a los motores eléctricos, la aviónica, las comunicaciones y otros sistemas electrónicos de la aeronave. El Pathfinder también contaba con un sistema de baterías de respaldo que podía proporcionar energía durante dos a cinco horas para permitir vuelos de duración limitada después del anochecer. ^{[ 3 ]} 

El Pathfinder vuela a una velocidad aerodinámica de tan solo 15 millas por hora (24 km/h) a 25 millas por hora (40 km/h) . El control de cabeceo se mantiene mediante el uso de pequeños elevadores en el borde de salida del ala. El control de giro y guiñada se logra reduciendo o aumentando la velocidad de los motores en las secciones exteriores del ala. ^{[ 3 ]}  

Las principales actividades científicas de las misiones Pathfinder han incluido la detección del estado nutricional de los bosques, la regeneración forestal tras los daños causados ​​por el huracán Iniki en 1992, las concentraciones de sedimentos y algas en aguas costeras y la evaluación de la salud de los arrecifes de coral. Las actividades científicas son coordinadas por el Centro de Investigación Ames de la NASA e incluyen a investigadores de la Universidad de Hawái y la Universidad de California . El vuelo Pathfinder probó dos instrumentos científicos desarrollados por ERAST: un interferómetro digital de barrido de matriz (DASI) de alta resolución espectral y un sistema de imágenes aerotransportado en tiempo real (ARTIS) de alta resolución espacial, ambos desarrollados en Ames. Estos vuelos se realizaron a altitudes comprendidas entre los 6700 m (22 000 pies) y los 15 000 m (49 000 pies ) en 1997. ^{[ 3 ]}  

El 11 de septiembre de 1995, Pathfinder estableció un récord de altitud no oficial para aeronaves de propulsión solar de 50 000 pies (15 000 m) durante un vuelo de 12 horas desde el Centro Dryden de la NASA . ^{[ 1 ] [ 4 ]} Este y los récords posteriores reclamados por la NASA para Pathfinder siguen siendo no oficiales, ya que no fueron validados por la FAI , el organismo internacionalmente reconocido que sanciona los récords mundiales de aviación. La Asociación Aeronáutica Nacional otorgó al equipo ERAST de la NASA y la industria un premio por uno de los "10 vuelos récord más memorables" de 1995. ^{[ 3 ]} 

Tras nuevas modificaciones, la aeronave fue trasladada a la Instalación de Pruebas de Misiles del Pacífico (PMRF) de la Armada de los Estados Unidos en la isla hawaiana de Kauai . En uno de los siete vuelos realizados allí durante la primavera y el verano de 1997, el Pathfinder elevó el récord de altitud para aeronaves de energía solar —así como para aeronaves de hélice— a 71.530 pies (21.800 m) el 7 de julio de 1997. Durante esos vuelos, el Pathfinder transportó dos instrumentos de imagen ligeros para obtener más información sobre los ecosistemas terrestres y costeros de la isla, demostrando el potencial de este tipo de aeronaves como plataformas para la investigación científica. ^{[ 1 ]} 

En julio de 2002, Pathfinder-Plus transportó equipos comerciales de retransmisión de comunicaciones desarrollados por Skytower, Inc., una subsidiaria de AeroVironment , en una prueba del uso de la aeronave como plataforma de transmisión. Skytower, en asociación con la NASA y el Ministerio de Telecomunicaciones de Japón , probó el concepto de un " satélite atmosférico " utilizando con éxito la aeronave para transmitir tanto una señal de HDTV como una señal de comunicaciones inalámbricas IMT-2000 desde 20 000 metros (65 000 pies) , lo que le otorgaba a la aeronave el equivalente a una torre transmisora ​​de 19 kilómetros (12 millas) de altura. Debido al elevado ángulo de visión hacia abajo de la aeronave, la transmisión utilizó solo un vatio de potencia, o 1/10 000 de la potencia requerida por una torre terrestre para proporcionar la misma señal. ^{[ 6 ]} Según Stuart Hindle, vicepresidente de Estrategia y Desarrollo Comercial de SkyTower, "las plataformas de SkyTower son básicamente satélites geoestacionarios sin el retardo de tiempo". Además, Hindle afirmó que dichas plataformas que vuelan en la estratosfera, a diferencia de los satélites propiamente dichos, pueden alcanzar niveles mucho mayores de uso de frecuencia. «Una sola plataforma SkyTower puede proporcionar más de 1000 veces la capacidad de acceso local de banda ancha fija de un satélite geoestacionario que utiliza la misma banda de frecuencia, en términos de bytes por segundo por milla cuadrada». ^{[ 7 ]}  

Ray Morgan, presidente de AeroVironment, ha descrito el concepto como: "Lo que estamos tratando de hacer es crear lo que llamamos un 'satélite atmosférico', que opera y realiza muchas de las funciones que un satélite realizaría en el espacio, pero lo hace muy cerca, en la atmósfera" ^{[ 8 ].}