Suotuisa katselukulma
Ihmiset hallitsevat huonosti stratosfäärin korkeuksia, jotka ovat suuruusluokkaa 18–30 kilometriä. Tällaisessa "lähellä avaruutta" lentokoneita otetaan harvoin, eikä siellä ole avaruusaluksia. Mutta tällainen kerros maapallon ilmakerroksessa on erittäin kätevä salaiseen havaintoon. Ensinnäkin tällaisilla korkeuksilla olevat lentokoneet voivat tutkia Afganistanin tai Syyrian alueita vastaavaa aluetta ja samalla partioida pitkään yhden alueen yli. Samaan aikaan kiertävä satelliitti ohittaa maaston melko nopeasti, eikä sillä usein ole aikaa tallentaa tärkeitä esineitä ja prosesseja. Toiseksi, maalla olevia ilmapuolustusjärjestelmiä ei ole vielä suunniteltu etsimään ja tuhoamaan tällaisia pienikokoisia ja korkealla sijaitsevia tiedustelulentokoneita. Laskelmien mukaan tehokas sironta -alue voi olla 0,01 m2… Tietenkin, kun tällaiset pseudosatelliitit ilmestyvät massiivisesti taivaalle, ilmapuolustus löytää ratkaisuja sieppaukseen, mutta tuhoamisen kustannukset voivat olla kohtuuttomat. Tutustumisen lisäksi korkealla toimivat dronit voivat tarjota viestintää ja navigointia.
Suurin osa tähän mennessä kehitettyihin droneihin, jotka on suunniteltu tällaisille korkeuksille, on rakennettu aurinkokennojen ja akkujen perusteella. Useiden kymmenien kilometrien korkeudessa aurinkoenergiaa "absorboidaan" paljon tehokkaammin, minkä ansiosta siivekäs kone voi paitsi käyttää sähkömoottoreita myös varastoida energiaa paristoihin. Yöllä droonit käyttävät sitä, mitä he varastoivat päivällä; aamunkoitteessa sykli toistuu. Osoittautuu eräänlaiseksi ikuiseksi liikelaitteeksi, jonka avulla koneet voivat lentää useista päivistä useisiin vuosiin jopa 30 kilometrin korkeudessa. Jos esimerkiksi yksi tällainen pseudosatelliitti korvaa kuuluisan Global Hawkin, operaattori yksin säästää noin 2000 tonnia polttoainetta vuodessa. Tässä ei oteta huomioon alhaisempia kustannuksia ja paljon pidempää käyttöaikaa. Kaikki nämä tiedot ovat kuitenkin teoreettisia: tähän asti ennätys tällaisten laitteiden lennon kestosta on 26 päivää. Tämän saavutti eurooppalainen pseudosatelliitti Airbus Zephyr vuonna 2018.
Verrattuna klassisiin satelliiteihin, korkealla sijaitsevat dronet ovat luonnollisesti paljon halvempia ja lähempänä maata, mikä takaa korkealaatuisen kuvaamisen ja havaitsemisen. Edellä mainittu Airbus Zephyr on 10 kertaa halvempi kuin Global Hawk ja 100 kertaa halvempi kuin World View -satelliitit. Tässä tapauksessa pseudosatelliitit sijaitsevat ionosfäärin alapuolella, mikä lisää navigoinnin tarkkuutta ja radiosäteilylähteiden sijainnin määrittämistä. Toisin kuin satelliitti, lentokone pystyy lentämään tarkkailukohteen päällä pitkään, kuten kotka, seuraamaan kaikkia alla tapahtuvia muutoksia.
Mikä on stratosfäärisen lennon pseudosatelliitin käsite? Se on kevyt komposiittilentokone, jolla on hyvät aerodynaamiset ominaisuudet ja joka on varustettu erittäin tehokkailla aurinkopaneeleilla, akuilla ja polttokennoilla. Lisäksi tarvitaan erittäin tehokkaita sähkömoottoreita, kevyitä säätölaitteita, joiden energiankulutus on pieni ja jotka pystyvät reagoimaan nopeasti ja itsenäisesti hätätilanteisiin lennon aikana. Tällaiset korkealla sijaitsevat ajoneuvot erottuvat alhaisesta kantokyvystään (jopa 100-200 kiloa) ja äärimmäisestä hitaudesta-jopa useita kymmeniä kilometrejä tunnissa. Ensimmäinen näistä ilmestyi 1980 -luvulla Yhdysvalloissa.
Lentävät aurinkopaneelit
HALSOL-ohjelman kokeelliset pseudosatelliitit olivat ensimmäisiä tällaisten laitteiden joukossa Yhdysvalloissa. Niistä ei tullut mitään järkevää, koska tekniikan perusviive: ei ollut tilavia paristoja tai tehokkaita aurinkokennoja. Hanke päättyi, mutta prototyyppien ulkonäköä ei poistettu, ja aloite siirtyi NASAlle. Sen asiantuntijat esittelivät Pathfinderin vuonna 1994, josta tuli itse asiassa tulevien pseudosatelliittien kultastandardi. Laitteen siipiväli oli 29,5 metriä, lentoonlähtöpaino 252 kiloa ja korkeus 22,5 kilometriä. Useiden vuosien aikana hanketta on uusittu toistuvasti; sarjan viimeinen oli Helios HP, jonka siivet venytettiin 75 metriin, lentoonlähtöpaino oli 2,3 tonnia. Tämä yhden sukupolven laite pystyi nousemaan 29 524 metriin - ennätys vaakasuoraan lentävistä lentokoneista ilman suihkumoottoreita. Epätäydellisten vetypolttokennojen vuoksi Helios HP romahti ilmassa toisen lennon aikana. He eivät palanneet ajatukseen sen palauttamisesta.
Toinen tunnettu kaksikäyttöisen pseudosatelliitin malli voidaan kutsua Zephyr-perheeksi brittiläiseltä QinetiQ: lta, joka ilmestyi keinotekoiseen horisonttiin vuonna 2003. Laajan testauksen ja suunnittelun parannusten jälkeen Airbus Defense ja Space osti hankkeen vuonna 2013 ja kehitti siitä kaksi päämallia. Ensimmäisen siipien kärkiväli on 25 m ja se sisältää: ultrakevyestä hiilikuidusta valmistetun purjelentokoneen, United Solar Ovonicin amorfisesta piistä valmistetut aurinkopaneelit, Sion Powerin litium-rikkiparistot (3 kWh), autopilotin ja laturin. QinetiQ. Aurinkopaneelit tuottavat jopa 1,5 kW sähköä, mikä riittää ympärivuorokautiseen lentoon 18 km: n korkeudessa. Toinen, suurempi pseudosatelliitti oli Zephyr T, jossa oli kaksi hännänpuomia ja suurempi siipiväli (25 metristä 33 metriin). Tämän rakenteen ansiosta nostetaan neljä kertaa hyötykuorma (paino 20 kg, riittävä tutka -aseman vastaanottamiseen 19500 metrin korkeudessa).
Ison -Britannian ja Yhdysvaltojen armeijat ovat jo tehneet sopimuksen Zephyrin kanssa yksittäisissä määrissä. Heillä ei ollut vielä aikaa tottua täysin joukkoihin, kun yksi heistä kaatui maaliskuussa 2019 kokoonpanotehtaan lähellä Farnborough'ssa, Hampshiressa. Tässä onnettomuudessa tällaisten lentokoneiden suurin haitta paljastui täydessä loistossaan - sen korkea herkkyys sääolosuhteille nousun ja laskeutumisen aikana. Monien kilometrien työkorkeuksilla pseudosatelliitit eivät pelkää sateita ja tuulta, mutta maassa he tuntevat olonsa epämukavaksi.
DARPA ei myöskään pysynyt poissa tällaisesta lupaavasta aiheesta ja aloitti 2000-luvun lopulla VULTURE-ohjelman (erittäin korkea korkeus, Ultraendurance, Loitering Theatre Element-erittäin korkea havaintojärjestelmä, jossa on erittäin pitkä loitering operaatioteatterin yllä). Esikoinen oli Solar Eagle -pseudosatelliitti, jonka loi Boeing Phantom Works yhdessä QinetiQ: n ja Venza Power Systemsin kanssa. Tämän jättiläisen siipien kärkiväli on 120 metriä, litium-rikki-akut, kahdeksan moottoria, jotka toimivat sekä aurinkopaneeleilla että vetykennoilla. Tällä hetkellä amerikkalaiset ovat luokitelleet projektin ja todennäköisesti testaavat jo Solar Eaglea esituotannon prototyyppien muodossa.
Luokittelemattomista prototyypeistä modernein on BAE: n ja Prismatic Ltd: n yhdessä kehittämä pseudosatelliitti-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, long-term high-height solar lentokone). Helmikuussa 2020 se laukaistiin ensimmäistä kertaa ilmaan Etelä -Australiassa sijaitsevassa kuninkaallisessa ilmavoimien tukikohdassa. Lentävä aurinkopaneeli, jossa on siivet, pystyy kiipeämään 21 kilometriä ja kantamaan jopa 15 kilon hyötykuorman. Korkean tason droneiden standardien mukaan PHASA-35: llä on pieni 35 metrin siipiväli, ja se on suunniteltu, kuten kehittäjät itse kirjoittavat, seurantaan, viestintään ja turvallisuuteen. Pseudosatelliitin alkuperäinen ja päätie on kuitenkin taistelutyö. Tältä osin ensimmäisen lennon tulosten jälkeen BAE Systemsin tekninen johtaja Ian Muldoney kommentoi:
Tämä on erinomainen varhainen tulos ja osoittaa vauhdin, joka voidaan saavuttaa yhdistämällä parhaat Ison -Britannian kyvyt. Siirtyminen suunnittelusta lentoon alle kahdessa vuodessa (20 kuukaudessa) osoittaa, että voimme vastata haasteeseen, jonka Yhdistyneen kuningaskunnan hallitus on asettanut teollisuudelle rakentaakseen tulevan ilmataistelujärjestelmän seuraavan vuosikymmenen aikana.
Tämän vuoden loppuun mennessä oli tarkoitus suorittaa testit ja siirtää 12 kuukauden kuluttua ensimmäiset tuotantoautot asiakkaalle. Mutta pandemia tekee tietysti omat sääntönsä määritetyssä ajassa.
Nyt kiinnostus tällaisiin korkean tason droneihin kasvaa tasaisesti, ja kehitysalueen laajentuminen on osoitus tästä. Kiinan, Intian, Taiwanin ja Etelä-Korean menestysten lisäksi pseudosatelliittien suunnitteluun osallistuvat venäläiset suunnittelutoimistot. Ensimmäinen kotimainen kokeellinen korkean tason drone kehitettiin S. A. Lavochkin ja kutsui LA-251 "Aist". Se esiteltiin ensimmäisen kerran Army-2016-foorumilla. Drone on valmistettu normaalin aerodynaamisen rakenteen mukaisesti ja se on vapaasti kuljetettava yksitaso, jonka siipiväli on 16 m ja paino noin 145 kg. Yksitasossa on kaksi peräpuomia, neljä 3 kW: n moottoria ja se on varustettu 240 Ah: n akulla. Lennon korkeus jopa 12 tuhatta metriä, kesto jopa 72 tuntia. Suurta "Aistia" kehitetään, siipien kärkiväli on 23 metriä ja hyötykuorma 25 kg. Tällainen pseudosatelliitti nousee jo 18 kilometriä ja voi pysyä ilmassa useita päiviä. Suunnittelun keventämiseksi lentokoneeseen jätettiin yksi palkki ja moottorien määrä vähennettiin neljästä kahteen. Pseudosatelliittien kotimaisen teeman kehittämistä edelleen haittaa teknologian puute litium-rikki-akkujen tuottamiseen, joiden erityinen energiateho on 400–600 Wh / kg. Lisäksi tarvitsemme aurinkopaneeleja, joiden ominaispaino on 0,32 kg / m2 vähintään 20%: n hyötysuhteella. Tästä riippuu monessa suhteessa, pystyykö Venäjä vähentämään nykyistä eroa maailman johtajien kanssa. Tällaisen valtavan alueen ansiosta maamme ei yksinkertaisesti voi tehdä ilman tällaisia pseudosatelliitteja tulevaisuudessa.
