La Marine américaine a fait voler un drone solaire sans pilote pendant 73 heures consécutives, rechargeant les batteries de l’appareil à l’énergie solaire durant la journée pour pouvoir continuer à voler la nuit sans revenir au sol.

Au total, les responsables du Naval Air Warfare Center Aircraft Division ont fait voler le drone Skydweller au large de la côte du Mississippi pendant près de 220 heures, soit plus de neuf jours, avec des pauses au sol imposées par des conditions météorologiques défavorables. Le vol continu le plus long a duré 73 heures, environ trois jours d’affilée.

Les ingénieurs estiment que le drone pourrait voler encore plus longtemps.

« Les contraintes liées à la taille de la zone de vol et aux conditions météorologiques à cette période de l’année dans la région ne nous ont simplement pas permis d’aller plus loin », a déclaré Bill Macchione, responsable des projets de drones au sein de la division. « Il n’y a aucune raison de penser que nous n’aurions pas pu réaliser ces 220 heures de vol sans interruption. »

Fabriqué en fibre de carbone, le Skydweller est propulsé par quatre moteurs électriques entraînant des hélices, alimentés par l’énergie solaire. L’envergure de ses ailes est comparable à celle d’un Boeing 747, mais l’appareil ne pèse que 5 620 livres, soit environ le poids d’un pick-up Ford F150.

En journée, les panneaux solaires couvrant presque toute la surface du drone alimentent les moteurs et stockent l’énergie excédentaire dans des batteries. Ces dernières permettent de faire fonctionner le drone la nuit.

Le vol d’essai mené en juillet par la Marine visait à approcher le cycle solaire afin de démontrer que le drone solaire pouvait générer et stocker suffisamment d’électricité pendant la journée pour voler toute la nuit.

Ce n’était pas la première fois que le Skydweller effectuait des vols de plusieurs jours, mais ses vols antérieurs impliquaient un équipage à bord. Conçu en Suisse, cet appareil avait déjà volé sous le nom de Solar Impulse, notamment lors d’un tour du monde en plusieurs étapes en 2016 avec deux pilotes à bord. Voler sans pilote pendant trois jours d’affilée place cependant le Skydweller dans la même catégorie que d’autres avions expérimentaux entièrement solaires, conçus exclusivement pour le vol sans charge utile notable, comme le Zephyr S fabriqué par Airbus. Ce dernier, testé par l’Armée américaine, a établi un record de 26 jours en vol en 2022.

Selon Bill Macchione, le Skydweller devrait à terme pouvoir atteindre ce type d’autonomie et de temps de vol stationnaire.

« Il pourrait potentiellement rester en vol beaucoup plus longtemps, et c’est là l’un des objectifs de ces tests », a-t-il expliqué. « La prochaine étape sera de l’amener dans une zone où des essais permettront de le faire voler sur une plus grande zone opérationnelle, puis de tester ses capteurs en le faisant suivre des navires témoins lors d’une opération de plusieurs jours. »

La Marine expérimente le Skydweller dans le cadre d’un programme plus vaste du Département de la Défense visant à trouver des plateformes capables d’étendre la durée des missions continues de renseignement, surveillance et reconnaissance (ISR). Le drone peut, selon Macchione, « simplement stationner au-dessus d’une zone et observer en continu, un peu comme dans ce que l’on appelle un rôle de pseudo-satellite ».

Alors que le Pentagone augmente son recours aux technologies satellitaires et continue d’utiliser des drones à longue portée comme le MQ-9A Reaper ou le RQ-4 Global Hawk pour les opérations de renseignement, ces systèmes onéreux sont comparés par Macchione à « l’achat d’une voiture de course coûteuse pour aller travailler tous les jours ».

Le Skydweller, moins coûteux à l’achat, peut être employé pour des missions directement ordonnées par les commandants de combat.

« Ce type de plateforme pourrait offrir aux commandants locaux un contrôle plus direct sur des ressources persistantes. Comparé à un programme spatial, un aéronef est fondamentalement beaucoup moins cher », a précisé Macchione.

Sans aucun moyen de défense embarqué, le Skydweller n’est pas destiné à remplacer les autres systèmes de renseignement, mais plutôt à offrir une option plus économique et plus souple aux commandants locaux pour la surveillance et la reconnaissance.

« On peut réserver les ressources précieuses pour les missions prioritaires », a ajouté Macchione. « Ce drone effectuerait une surveillance constante, pendant qu’un commandant pourrait déployer rapidement d’autres moyens très performants sous son commandement pour prendre en charge ou neutraliser les cibles identifiées ou suivies par cette plateforme. »

Avant ce vol record, Macchione avait supervisé d’autres essais de 16 et 22,5 heures dans le cadre d’un accord de développement technologique entre Skydweller Aero Inc. et l’Office of the Undersecretary of Defense for Research & Engineering. En 2020, le Naval Air Warfare Center avait débuté l’expérimentation du Skydweller pour répondre aux défis opérationnels du United States Southern Command (SOUTHCOM), notamment la lutte contre le trafic de drogue et la sécurité des frontières.

Un responsable de SOUTHCOM a indiqué que ces essais montrent « un potentiel avantage opérationnel à moindre coût de fonctionnement si des plateformes autonomes à longue station peuvent être déployées en profondeur dans notre zone de responsabilité ».

Ces vols s’inscrivent dans le cadre d’un projet de recherche approuvé par le Congrès, baptisé COLDSTAR, visant à développer des capacités de surveillance et de reconnaissance comprenant des aéronefs autonomes comme le Skydweller, ainsi que des ballons stratosphériques capables de rester en station pendant des semaines voire des mois.

Énergies renouvelables

Le Skydweller permet de surmonter un problème récurrent des drones électriques classiques : le besoin constant de changer ou de recharger les batteries, un défi logistique majeur que l’armée américaine a rencontré lors d’exercices récents avec des drones à batterie.

Transporter des milliers de batteries pour alimenter des drones non solaires est très complexe, a expliqué le Dr Mike Kweon, gestionnaire de programme de recherche sur la propulsion à l’armée américaine.

« Tant que nous ne résoudrons pas la question de la fourniture d’énergie, toutes les autres technologies avancées utilisant l’intelligence artificielle et l’apprentissage machine seront inutiles sur le terrain », a-t-il averti. « Sur le champ de bataille, nous ne pouvons pas nous permettre de remplacer des centaines de batteries et de les recharger pendant des heures. »

Les limites des drones solaires résident toutefois dans leur sensibilité aux conditions météorologiques et une puissance moindre comparée aux appareils fonctionnant au carburant, plus rapides, a souligné Macchione.

Ces nouvelles technologies nécessiteront des opérateurs spécialisés dans la gestion de l’énergie afin d’optimiser l’utilisation des batteries.

« Les opérateurs au poste de contrôle au sol se concentrent beaucoup sur la gestion de l’énergie. C’est une discipline particulière, la version énergie d’un réservoir de carburant pour les plateformes solaires », a-t-il expliqué. « Pour un avion classique, on se demande : “Combien de carburant avons-nous ?” Ici, c’est le même principe. »