Vliegtuig met vulkaanas-radar vliegt om kunstmatige aswolk heen

De AVOID (Airborne Volcanic Object Imaging Detector) vulkaanas-radar is succesvol getest doordat een vliegtuig met deze radar een kunstmatige aswolk kon vermijden. Deze wereldprimeur bewijst het concept van de asradar die is ontwikkeld door easyjet, Airbus en Nicarnica Aviation. Toepassing van dit systeem kan voor passagiers grote ongemakken voorkomen omdat hiermee na een vulkaanuitbarsting niet het gehele luchtruim gesloten hoeft te worden vanwege de aanwezigheid van vulkanisch as. Zeker voor het kleine en druk bevlogen Nederlandse luchtruim biedt deze radar een uitkomst.

AVOID-asradar techniek

De AVOID-asradar, ontwikkelt door Dr. Fres Prata van Nicarnica Aviation, kan worden vergeleken met een weerradar, maar dan voor as. Het gebruikt infrarood technologie om het as te detecteren en geeft de beelden door aan de piloten van het vliegtuig en de luchtverkeersleiding van een luchtvaartmaatschappij. Piloten kunnen zo een aswolk waarnemen tot op een afstand van 100 km en op hoogtes tussen 1,5 km en 15 km. Door deze grote afstand, zijn kleine aanpassingen aan de vliegroute voldoende om een aswolk te vermijden.

Op de grond wordt de actuele data van de AVOID-asradar gebruikt om een beter beeld te krijgen van de aswolk. Hierdoor kan worden vastgesteld waar wel en niet gevlogen kan worden. Zo kan voorkomen worden dat te grote delen van het luchtruim worden gesloten. Dit is een voordeel voor passagiers, omdat storingen tot een minimum kunnen worden teruggebracht.

AVOID-asradar praktijktest

Een Airbus-testvliegtuig verspreidde een ton IJslands vulkanisch as in de atmosfeer op een hoogte van 2700 tot 3400 meter. Hiermee werden dezelfde condities gecreëerd als die na de IJslandse vulkaanuitbarsting in 2010 bestond boven het Europese continent. De kunstmatige aswolk was tussen de 180 en 25 meter diep met had een diameter van 2,8 km. Aan het begin was de aswolk goed zichtbaar, maar de aswolk werd al snel moeilijker te identificeren met het blote oog.

Een tweede Airbus-testtoestel, uitgerust met de AVOID-technologie en vliegend in de richting van de aswolk, identificeerde en mat de aswolk van ongeveer 60 kilometer afstand. De vulkanische sensor van AVOID vond de aswolk en mat de dichtheid. Deze varieerde van 0,1 tot 1g m-² -of concentraties van 100 tot 1000 µg m-³. Dit is vergelijkbaar met de reeks van concentraties die gemeten zijn tijdens de Eyjafjallajokul as-crisis in april en mei 2010.

Tijdens het experiment is ook gebruik gemaakt van een klein vliegtuig, een Diamond DA42 van de Universiteit Düsseldorf, dat door de aswolk heen is gevlogen om ook de asconcentratie te meten. Deze meting bekrachtigde de resultaten van het AVOID-systeem.

Met deze praktijktest is de laatste fase van het testen van de AVOID as-radar afgerond. Komend jaar rust easyJet enkele van haar vliegtuigen uit met dit systeem.

Vulkanisch as verstoorde luchtvaart in 2010

Tussen 15 en 21 april 2010 maakte Europa wijdverspreide sluiting van het luchtruim mee na uitbarsting van de vulkaan Eyjafjallajokul op IJsland. Gedurende deze periode werden er 80% minder vluchten uitgevoerd, met in totaal meer dan 100.000 vluchten die geannuleerd werden. Het verlies dat de wereldwijde luchtvaart heeft geleden door het gesloten luchtvaartruim werd geschat op 2,6 miljard EUR.

Het as dat gebruikt is in de test, is het as van de Eyjafjallajokul uitbarsting. Het is verzameld en gedroogd door het Instituut voor Aardwetenschappen in Reykjavik. easyJet heeft het opgehaald en naar Toulouse gevlogen. Het as, dat de samenstelling heeft van fijn talk, bootst de exacte omstandigheden na van 2010. Het kunstmatig creëren van een aswolk, gaf het team een voordeel bij het vaststellen van de nauwkeurigheid van AVOID, omdat zij exact wisten hoeveel as er in de atmosfeer was.

Ian Davies, easyJet’s Engineering Director: “De dreiging van vulkanen op IJsland houdt aan en daarom zijn we blij met de uitkomst van dit unieke en innovatieve experiment. Het vinden van een oplossing is nu absoluut cruciaal. Zo kan voorkomen worden dat een tafereel, zoals in de lente van 2010, waarbij de gehele Europese luchtvaart stil moest worden gelegd, zich opnieuw voordoet.”

“Dit is een belangrijke stap in het proces van het testen van technologieën en het bewegen naar commerciële instemming. easyJet werkt nu toe naar een op zichzelf staand systeem, dat we voor het einde van 2014 bij een aantal van onze huidige vliegtuigen willen installeren.”

Dr. Fred Prata, uitvinder van de AVOID technologie, zegt: “Het team heeft een uniek wetenschappelijk experiment uitgevoerd, wat demonstreert dat lage concentraties as geïdentificeerd kunnen worden door de AVOID sensor. De uitkomst van dit experiment, waarbij 1000 kg fijn as in de lucht moest worden gebracht, is een teken van de toewijding en kundigheid van de easyJet en AIRBUS ingenieurs. Ook is het een goed voorbeeld van het samenkomen van industrie en wetenschap om belangrijke problemen op te lossen.

Charles Champion, Executive Vice President en Hoofd Engineering van Airbus zegt: “Airbus heeft sinds de oprichting circa 40 jaar geleden, alleen of in samenwerking met andere organisaties, veel testprogramma’s ondersteund en uitgevoerd. Met AVOID wilden we bewijzen dat het concept werkt. Nu moeten we alle data die we hebben verzameld analyseren.”

Hij voegt daaraan toe: “We staan aan het begin van een uitvinding die een erg bruikbare oplossing biedt voor de commerciële luchtvaart, om ontwrichting op grote schaal te voorkomen ten gevolge van vulkanisch as.”

Professor Konradin Weber van de Heinrich Heine-Universiteit reageerde als volgt: “De Heinrich Heine-Universiteit is zeer ervaren in onderzoeksvluchten door vulkanische aswolken. Tijdens dit experiment hebben we, met behulp van een op laser gebaseerde as-radars, direct in het vliegtuig metingen van de kunstmatige aswolk uitgevoerd. De radars waren gemonteerd op een DA42 MPP toestel en werden van te voren gekalibreerd om de hoogste nauwkeurigheid te bereiken. De gegevens van de gemeten aswolk werden online, via een satelliet, verzonden naar de A340, met het AVOID-systeem. Het was zeer interessant om deel te nemen aan dit belangrijke en innovatieve aswolk-experiment.”

Magnús Tumi Gudmundsson van het Institute of Earth Sciences in Iceland: “Explosieve vulkanische uitbarstingen komen gemiddeld eens in de vijf jaar voor. Als het waait vanuit het noordwesten gaat de as richting Europa, zoals met de Eyjafjallajokull uitbarsting in 2010. Het was puur toeval dat dit niet is gebeurd met de zeven uitbarstingen die plaatsvonden tussen 1970 en 2010. In plaats daarvan waaide de as weg van Europa door een zuidelijke wind.”

“Gezien de relatief lange tijd die is verstreken sinds de laatste uitbarstingen van IJslands twee meest actieve vulkanen, Hekla en Katla, zijn beide nu klaar om weer uit te barsten. Het is niet mogelijk om te voorspellen wanneer en waar dit gaat gebeuren. Het is alleen zeker dat het gaat gebeuren.”