Gunstig synsvinkel
Stratosfæriske høyder i størrelsesorden 18-30 kilometer blir dårlig mestret av mennesker. I denne typen "nærrom" blir fly tatt sjelden, og det er ingen romfartøy der. Men et slikt lag i luftlaget på jorden er veldig praktisk for skjult observasjon. For det første kan fly i slike høyder kartlegge et område som kan sammenlignes med territoriene i Afghanistan eller Syria, og samtidig patruljere over ett territorium i lang tid. Samtidig hopper den kretsende satellitten over terrenget ganske raskt, og har ofte ikke tid til å fange viktige objekter og prosesser. For det andre er bakkebaserte luftforsvarssystemer ennå ikke designet for å lete etter og ødelegge slike rekognoseringsfly i små og store høyder. Ifølge beregninger kan det effektive spredningsområdet nå 0,01 m2… Selvfølgelig, med det massive utseendet til slike pseudosatellitter på himmelen, vil luftforsvaret finne løsninger for avskjæring, men kostnaden for ødeleggelse kan være uoverkommelig. I tillegg til rekognosering, kan droner i høyde sørge for kommunikasjon og navigasjon.
De fleste dronene som er utviklet så langt, designet for slike høyder, er bygget på grunnlag av solceller og batterier. I høyder på flere titalls kilometer "absorberes" solenergi mye mer effektivt, noe som gjør at den vingede maskinen ikke bare kan drive elektriske motorer, men også lagre energi i batterier. Om natten bruker dronene det de lagrer i løpet av dagen; ved daggry gjentar syklusen. Det viser seg en slags evigvarende bevegelsesmaskin som lar maskiner fly fra flere dager til flere år i høyder opptil 30 kilometer. For eksempel, hvis en slik pseudosatellitt erstatter den berømte Global Hawk, vil operatøren alene spare omtrent 2000 tonn drivstoff per år. Dette tar ikke hensyn til lavere kostnader og mye lengre driftstid. Imidlertid er all denne informasjonen teoretisk: Frem til nå er rekorden for varigheten av flyturen av slikt utstyr 26 dager. Dette ble oppnådd i 2018 av den europeiske pseudosatellitten Airbus Zephyr.
Sammenlignet med klassiske satellitter er høyhøyde droner naturligvis mye billigere og ligger nærmere jorden, noe som sikrer skyting og observasjon av høy kvalitet. Ovennevnte Airbus Zephyr er 10 ganger billigere enn Global Hawk og 100 ganger billigere enn World View -satellitter. I dette tilfellet er pseudosatellittene plassert under ionosfæren, noe som øker navigasjonsnøyaktigheten og bestemmelsen av plasseringen av radioutslippskilder. I motsetning til en satellitt er et fly i stand til å sveve over observasjonsobjektet i lang tid, som en ørn, og spore alle endringene som finner sted nedenfor.
Hva er konseptet med en pseudosatellitt for stratosfærisk flytur? Det er en lett sammensatt flyramme med gode aerodynamiske egenskaper, utstyrt med svært effektive solcellepaneler, akkumulatorer og brenselceller. I tillegg kreves det høyeffektive elektriske motorer, lette kontrollenheter med lavt energiforbruk, som raskt og uavhengig kan reagere på nødssituasjoner under flyging. Slike kjøretøyer i stor høyde kjennetegnes ved sin lave bæreevne (opptil 100-200 kilo) og ekstrem treghet-opptil flere titalls kilometer i timen. Den første av disse dukket opp på 1980 -tallet i USA.
Flygende solcellepaneler
Eksperimentelle pseudosatellitter av HALSOL-programmet var de første blant slike enheter i USA. Ingenting fornuftig kom av dem på grunn av det elementære forsinkelsen i teknologi: det var ingen kapasitetsbatterier eller effektive solceller. Prosjektet ble avsluttet, men prototypenes utseende ble ikke avklassifisert, og initiativet gikk videre til NASA. Spesialistene presenterte sin Pathfinder i 1994, som faktisk ble gullstandarden for fremtidige pseudosatellitter. Enheten hadde et vingespenn på 29,5 meter, en startvekt på 252 kilo og en høyde på 22,5 kilometer. I løpet av flere år har prosjektet blitt modernisert gjentatte ganger; den siste i serien var Helios HP, hvis vinger var strukket til 75 meter, startvekten ble fanget opp til 2,3 tonn. Denne enheten i en av generasjonene klarte å klatre til 29 524 meter - en rekord for horisontalt flygende fly uten jetmotorer. På grunn av de ufullkomne hydrogenbrenselcellene kollapset Helios HP i luften under den andre flyvningen. De kom ikke tilbake til ideen om restaureringen.
Den andre kjente modellen av en pseudosatellitt med to formål kan kalles Zephyr-familien fra britiske QinetiQ, som dukket opp på den kunstige horisonten i 2003. Etter omfattende testing og designforbedringer ble prosjektet kjøpt av Airbus Defense and Space i 2013 og utviklet seg til to hovedmodeller. Den første har et vingespenn på 25 m og inkluderer: en glider laget av ultralett karbonfiber, solcellepaneler laget av amorft silisium fra United Solar Ovonic, litium-svovelbatterier (3 kWh) fra Sion Power, en autopilot og en lader fra QinetiQ. Solcellepaneler genererer opptil 1,5 kW elektrisitet, noe som er nok for en døgnåpen flytur i 18 km høyde. Den andre, større pseudosatellitten var Zephyr T med to halebommer og økt vingespenn (fra 25 m til 33 m). Denne konstruksjonen gjør det mulig å løfte fire ganger nyttelasten (veier 20 kg, tilstrekkelig til å ta imot en radarstasjon i 19500 m høyde).
Zephyr har allerede blitt kontrakt av hærene i Storbritannia og USA i enkelt mengder. De hadde ennå ikke hatt tid til å venne seg helt til troppene, da en av dem i mars 2019 krasjet i nærheten av et forsamlingsanlegg i Farnborough, Hampshire. I denne ulykken ble den største ulempen ved slike fly avslørt i full herlighet - dens høye følsomhet for meteorologiske forhold under start og landing. I arbeidshøyder på mange kilometer er pseudosatellittene ikke redde for nedbør og vind, men i bakken føler de seg ukomfortable.
DARPA holdt seg heller ikke unna et så lovende tema, og på slutten av 2000-tallet startet VULTURE-programmet (Very-high Altitude, Ultraendurance, Loitering Theatre Element-et superhøgt observasjonssystem med ultralang slentring over et operasjonsteater). Den førstefødte var Solar Eagle pseudosatellitten, opprettet av Boeing Phantom Works i forbindelse med QinetiQ og Venza Power Systems. Denne giganten har et vingespenn på 120 meter, litium-svovelbatterier, åtte motorer drevet av både solcellepaneler og hydroceller. Foreløpig har amerikanerne klassifisert prosjektet og sannsynligvis allerede testet Solar Eagle i form av forproduksjonsprototyper.
Den mest moderne av de uklassifiserte prototypene er en pseudo-satellitt i fellesskap utviklet av BAE og Prismatic Ltd-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, langsiktige høyhøyde solfly). I februar 2020 ble den lansert i luften for første gang på Royal Air Force Base i Sør -Australia. Et flygende solcellepanel med vinger er i stand til å klatre 21 kilometer og bære en nyttelast på opptil 15 kilo. I henhold til standardene for droner i stor høyde, har PHASA-35 et lite vingespenn på 35 meter og er beregnet, som utviklerne selv skriver, for overvåking, kommunikasjon og sikkerhet. Imidlertid vil den første og hovedveien til pseudosatellitten være kamparbeid. I denne forbindelse, etter resultatene av den første flyvningen, kommenterte Ian Muldoney, teknisk direktør for BAE Systems:
Dette er et enestående tidlig resultat og demonstrerer tempoet som kan oppnås når vi kombinerer det beste av britiske evner. Å gå fra design til flytur på mindre enn to år (20 måneder) viser at vi kan ta utfordringen den britiske regjeringen har stilt industrien for å bygge det fremtidige luftkampsystemet i løpet av det neste tiåret.
Ved utgangen av dette året var det planlagt å fullføre testene og, etter 12 måneder, overføre de første produksjonsbilene til kunden. Men pandemien vil selvfølgelig gjøre sine egne justeringer innenfor den angitte tidsrammen.
Nå er det en jevn vekst i interessen for slike høyhøyde droner, og utvidelsen av utviklingsområdet er et bevis på dette. I tillegg til suksessene til Kina, India, Taiwan og Sør-Korea er russiske designbyråer involvert i utformingen av pseudosatellitter. Den første innenlandske eksperimentelle dronen i stor høyde ble utviklet ved S. A. Lavochkin og kalte LA-251 "Aist". Det ble presentert for første gang på forumet Army-2016. Dronen er laget i henhold til den normale aerodynamiske designen og er en frittflygende monoplan med et vingespenn på 16 m og en masse på omtrent 145 kg. Monoplanet har to halebommer, fire 3 kW -motorer, og er utstyrt med et 240 Ah batteri. Flyhøyde opptil 12 tusen meter, varighet opptil 72 timer. En større "Aist" utvikles med et vingespenn på 23 meter og en nyttelast på 25 kg. En slik pseudosatellitt stiger allerede 18 kilometer og kan holde seg i luften i flere dager. For å lette designet ble flyet igjen med en stråle og antall motorer ble redusert fra fire til to. Den videre utviklingen av det innenlandske temaet for pseudosatellitter hindres av mangel på teknologier for produksjon av litium-svovelbatterier med en spesifikk energieffekt på 400–600 Wh / kg. I tillegg trenger vi solcellepaneler med en egenvekt på 0,32 kg / m2 med en effektivitet på minst 20%. På mange måter er det avhengig av dette om Russland vil være i stand til å redusere det eksisterende gapet med verdens ledere. Med et så stort territorium kan landet vårt ganske enkelt ikke klare seg uten slike pseudosatellitter i fremtiden.
