ソーラードローンを低コスト開発

ゼロエミッションで長距離を自律飛行できるXSun社の調査用ソーラードローン

Bertrand Dietz
9 September 2020

XSunの創設者Benjamin David氏は、衛星を設計していた経験から、環境保護や保安のために低コストかつゼロエミッションのドローンで長距離の目視調査を行うという挑戦に向けて、宇宙技術を応用しています。

Benjamin David氏にとっての理想の1日は、人間の英知が生み出した最先端のイノベーションを駆使し、自らが愛してやまない自然、すなわち風、水、太陽、空の力で走る流線型のレース用ヨットに乗って海上をトップスピードで航行することです。

Benjamin David(画像 © Jeremy Levin)

熱心なウォータースポーツ愛好家であるDavid氏は昔、ポリテク ナントで航空宇宙工学を学んでいた頃、フランスの風光明媚な大西洋沿岸地域に位置するロワール=アトランティック県ゲランド沖の海域でよくウィンドサーフィンに興じていました。「ウォータースポーツは最高に楽しいものですが、私はセーリングもとても好きで、その理由は、ボートが技術の集結であり、再生可能エネルギーを利用するからです。」と彼は言います。

飛行も同様にDavid氏の想像力を掻き立てます。ヨットと同じ自然の力で飛ぶ航空機を作るという彼の夢は、ゲランドで実現しつつあります。欧州宇宙機関とAirbusに勤務し、イギリスとドイツで衛星技術の研究に取り組んだ後、David氏はゲランドに戻って長年の夢だったスタートアップ企業を立ち上げました。XSun(Xはテクノロジー、Sunは太陽光発電を表す)と名付けられた彼の会社では、調査、研究、環境保護用途を目的とした広域ソーラードローンの製作、テスト、機能実証を専門に行っています。

XSunのドローンは珍しい二翼式のデザインを採用しているためソーラーパネルを多く搭載でき、最近行われたテストでは12時間で600キロメートルの炭素排出ゼロ飛行に成功しました。(画像© Jeremy Levin)  

David氏は次のように話します。「航空学とセーリングの接点は明白です。現在最も性能の良いヨットは単胴船も含め、ダガーボードと呼ばれる水中翼を用いて水面から浮いて滑走します。航空宇宙技術を直接取り入れた制御システムを搭載しており、徐々に航空機に近づきつつあります。水上を飛ぶように走るこれらのヨットは、再生可能エネルギーである風力を利用します。XSunでは、同じく再生可能エネルギーである太陽光を利用してドローンを飛ばします。エネルギーを集約した技術に面白さを感じています」

環境保護と安全性を目指す

ゲランドは住む場所として素晴らしいだけでなく、ソーラー飛行を専門とするハイテク スタートアップ企業を立ち上げるのに最適な環境でもあります。開かれた海岸線があり、ウォータースポーツが盛んなこの地には、広域ドローンのテストに最適な障害物の少ない環境があるほか、航空宇宙と分野の豊かな伝統を紡ぐ工科大学やイノベーションセンターが、造船所や地域にとって重要なエアバス社の工場の周りに集まっています。

XSunの創設者Benjamin David氏が、フランスの風光明媚な大西洋沿岸に位置するロワール=アトランティック県ゲランドを自らの調査用ソーラードローン会社の拠点に選んだのは、航空宇宙、ヨット、複合材分野に強い同地の地の利を生かす狙いがありました。(画像  © Jeremy Levin)

600 km

The distance covered by an XSun drone in a 12-hour, autonomous endurance test conducted in mid-2020 with zero carbon emissions.

衛星やヘリコプターや飛行機と違い、ドローンは比較的低コストで製造し運用できます。XSunの遠隔操縦可能なソーラードローンはそれに加え、従来のドローンより航続距離が長く、自律機能とサステナビリティにも優れており、他の航空機のようにCO2を排出することもありません。

David氏がゲランドに戻ってXSunを立ち上げたのは、欧州宇宙機関で測位衛星システム「ガリレオ」の開発に取り組んで以来温めてきた構想を実現するためです。ガリレオは太陽エネルギーを動力源とし、地上から遠隔操作されます。XSunのドローンも同様です。「衛星コンステレーションと全く同じ仕組みです。」と同氏は言います。

XSunがドローンの用途として想定している長い飛行距離の作業には、石油やガスのパイプラインに修理を要する小さな漏れがないか調べる調査、線路に障害物やダメージがないか見つけ出す調査などがあります。

「XSunのドローンは人間の代わりになり、地球を守るため上空から常に監視する目のような存在です」

Benjamin David XSun創設者

David氏は次のように述べます。「森林地帯の野生生物や植物の観察と監視に利用することも考えています。海運分野では、軍事や環境保護目的での広範囲の監視や、原油流出や不法投棄の発見といった用途も可能です」

オートメーションにより、人間が監督しなくても、ドローンがほとんどの作業を行えることが重要だとDavid氏は言います。「宇宙衛星のオートメーション技術をドローンに応用し、あらかじめプログラムされたミッションを自ら行えるようにすることを目指しています。」人間による監督が必要な場面があるとすれば、離着陸時に高い建物や他のドローンを避けることぐらいだということです。

磨き抜かれたデザイン

XSunの開発チームは、初期の飛行機のデザインを想起させる独創的な二翼式のデザインを採用し、主翼が1枚の場合に比べて倍のソーラーパネルの搭載を可能にしたことで、航続距離を最長化しました。2枚の主翼は前後に配置し、全てのソーラーパネルが常に太陽の光を吸収できるようにしました。「このデザインは空力性能の面でもいくつかの利点があります。今日まで単葉機が主流であることから分かるように、航空業界ではこれらの利点は無視されていますが。」とDavid氏は言います。

XSunの開発チームは最初に開発したSolarXOneのデザインを改良するため、ドローンの表面品質と空気力学に磨きをかけるデジタル3Dシミュレーションを使用しました。また、共同のイノベーションプラットフォームを通じてクラウド上でコラボレーションを行ったことにより、すでに決まったシステム構成を維持しつつ、チームメンバーが自らのアイデアを繰り返し試すことを可能にしました

David氏は言います。「クラウドのおかげで、強力な設計ツールやシミュレーションツールをどこからでも利用できます。移動中や遠隔地、提携先の拠点からでも作業ができます。これは私たちの基本軸となる思想とも通じるものがあります。私たちのドローンはどこでも簡単に操作できるため、働き方にも同じ考え方を当てはめるのはごく自然なことです」

XSunの開発チームは、複合材料を使用し設計を最適化することで、重さ25キログラム未満、翼長が4.5メートルを超え、最大積載量7キログラム、連続12時間以上の飛行が可能なドローンを開発しました。(画像 © Jeremy Levin)

最終的に、2020年半ばに行われた耐久試験において、XSun設計した最新のドローンは積載物を載せた状態で12時間の自律飛行に成功し、炭素排出ゼロで600キロメートルを飛行しました。

長距離飛行を可能にする軽量化

XSunのドローンは重さ25キログラム未満で、翼長が4.5メートルを超え、最大積載量7キログラムで連続12時間以上飛行することが可能です。軽量化を図るため機体全体に複合材料を使用しており、開発チームは20時間連続飛行の実現を目指しています。

25KG

The drone weighs less than 25 kilograms (about 55 pounds), has a wingspan of more than 4.5 meters (nearly 15 feet), and a payload capacity of 7 kilograms (about 15 pounds).

機体が軽いということは、世界中の国で利用できることを意味します。また、軽いほど航続距離も延びます。用途が広がると、課題も大きくやり甲斐があると、David氏は言います。

「技術的な問題や規制、予算に関する問題など、毎日のように新たな課題が出てくるので、非常に刺激的なプロジェクトです。新しい時代が今幕を開けようとしています。陸海空のいたるところで自律機械が働き、互いに連動し合うようになるでしょう。再生可能エネルギーがすでに利用可能であり、遠い未来のものではなく今すぐに利用すべきものであるというメッセージを伝えることができれば、私たちのミッションは完了です」

XSunは、革新的な製品イノベーションの促進、育成を加速する3DEXPERIENCE Labのメンバーです。    

Benjamin David氏が炭素排出量を削減する革新的ソリューションの探求について熱く語る動画もご覧ください

Related resources

Subscribe

Register here to receive a monthly update on our newest content.