Gynnsam betraktningsvinkel
Stratosfäriska höjder i storleksordningen 18-30 kilometer behärskar dåligt människor. I denna typ av "nära rymden" tas flygplan sällan, och det finns inga rymdfarkoster där. Men ett sådant lager i jordens luftlager är mycket bekvämt för hemlig observation. För det första kan flygplan på sådana höjder undersöka ett område som är jämförbart med territorierna i Afghanistan eller Syrien, och samtidigt patrullera över ett territorium under lång tid. Samtidigt hoppar den kretsande satelliten ganska snabbt över terrängen och har ofta inte tid att fånga viktiga objekt och processer. För det andra är markbaserade luftförsvarssystem ännu inte utformade för att söka efter och förstöra sådana små och stora höghöjdspaningsflygplan. Enligt beräkningar kan det effektiva spridningsområdet nå 0,01 m2… Naturligtvis, med det massiva utseendet på sådana pseudosatelliter på himlen, kommer luftförsvaret att hitta lösningar för avlyssning, men kostnaden för förstörelse kan vara oöverkomlig. Förutom spaning kan drönare på hög höjd tillhandahålla kommunikation och navigering.
De flesta drönare som utvecklats hittills, konstruerade för sådana höjder, är byggda på basen av solceller och batterier. På flera tiotals kilometers höjd "absorberas" solenergi mycket mer effektivt, vilket gör att den bevingade maskinen inte bara kan driva elmotorer utan också lagra energi i batterier. På natten använder drönarna det de lagrar under dagen; i gryningen upprepas cykeln. Det visar sig en slags evig rörelsemaskin som gör att maskiner kan flyga från flera dagar till flera år på höjder upp till 30 kilometer. Till exempel, om en sådan pseudosatellit ersätter den berömda Global Hawk, kommer operatören ensam att spara cirka 2000 ton bränsle per år. Detta tar inte hänsyn till de lägre kostnaderna och mycket längre driftstiden. Men all denna information är teoretisk: fram till nu är rekordet för flygningstiden för sådan utrustning 26 dagar. Detta uppnåddes 2018 av den europeiska pseudosatelliten Airbus Zephyr.
Jämfört med klassiska satelliter är drönare på hög höjd naturligtvis mycket billigare och ligger närmare jorden, vilket garanterar högkvalitativ fotografering och observation. Ovan nämnda Airbus Zephyr är 10 gånger billigare än Global Hawk och 100 gånger billigare än World View -satelliter. I detta fall är pseudosatelliterna belägna under jonosfären, vilket ökar navigeringens noggrannhet och bestämningen av placeringen av radioemissionskällor. Till skillnad från en satellit kan ett flygplan sväva över observationsobjektet under lång tid, som en örn, och spåra alla förändringar som sker nedan.
Vad är konceptet med en pseudosatellit för stratosfärisk flygning? Det är en lätt kompositflygplan med goda aerodynamiska egenskaper, utrustad med mycket effektiva solpaneler, ackumulatorer och bränsleceller. Dessutom krävs mycket effektiva elmotorer, lätta styrenheter med låg energiförbrukning, som snabbt och oberoende kan reagera på nödsituationer under flygning. Sådana höghöjdsfordon kännetecknas av sin låga bärighet (upp till 100-200 kilo) och extrema långsamhet-upp till flera tiotals kilometer i timmen. Den första av dessa dök upp på 1980 -talet i USA.
Flygande solpaneler
Experimentella pseudosatelliter från HALSOL-programmet var de första bland sådana enheter i USA. Inget vettigt blev av dem på grund av den grundläggande fördröjningen i tekniken: det fanns inga rymliga batterier eller effektiva solceller. Projektet stängdes, men prototypernas utseende avklassificerades inte, och initiativet gick vidare till NASA. Dess specialister presenterade sin Pathfinder 1994, som faktiskt blev guldstandarden för framtida pseudosatelliter. Enheten hade ett vingspann på 29,5 meter, en startvikt på 252 kilo och en höjd av 22,5 kilometer. Under flera år har projektet upprepade gånger moderniserats; den sista i serien var Helios HP, vars vingar var utsträckta till 75 meter, startvikten fångades upp till 2,3 ton. Denna enhet i en av generationerna kunde klättra till 29 524 meter - ett rekord för horisontellt flygande flygplan utan jetmotorer. På grund av de ofullkomliga vätebränslecellerna kollapsade Helios HP i luften under den andra flygningen. De återvände inte till tanken på dess restaurering.
Den andra kända modellen av en pseudosatellit med två ändamål kan kallas Zephyr-familjen från brittiska QinetiQ, som dök upp på den artificiella horisonten 2003. Efter omfattande tester och designförbättringar köptes projektet av Airbus Defense and Space 2013 och utvecklades till två huvudmodeller. Den första har ett vingspann på 25 m och inkluderar: ett segelflygplan av ultralätt kolfiber, solpaneler av amorft kisel från United Solar Ovonic, litium-svavelbatterier (3 kWh) från Sion Power, en autopilot och en laddare från QinetiQ. Solpaneler genererar upp till 1,5 kW el, vilket är tillräckligt för en dygnsflygning på 18 km höjd. Den andra, större pseudosatelliten var Zephyr T med två svansbommar och ett ökat vingspann (från 25 m till 33 m). Denna design gör det möjligt att lyfta fyra gånger nyttolasten (väger 20 kg, tillräckligt för att rymma en radarstation på 19 500 m höjd).
Zephyr har redan kontrakterats av arméerna i Storbritannien och USA i enstaka mängder. De hade ännu inte hunnit fullt ut vänja sig vid trupperna, när en av dem i mars 2019 kraschade nära en monteringsanläggning i Farnborough, Hampshire. I denna olycka avslöjades den största nackdelen med sådana flygplan i full ära - dess höga känslighet för meteorologiska förhållanden under start och landning. På arbetshöjder på många kilometer är pseudosatelliterna inte rädda för nederbörd och vind, men i marken känner de sig obekväma.
DARPA höll sig heller inte borta från ett så lovande ämne och inledde i slutet av 2000-talet VULTURE-programmet (Very-high Altitude, Ultraendurance, Loitering Theatre Element-ett superhögt observationssystem med ultralångt loitering över en operateater). Den förstfödda var Solar Eagle -pseudosatelliten, skapad av Boeing Phantom Works i samarbete med QinetiQ och Venza Power Systems. Den här jätten har ett vingspann på 120 meter, litium-svavelbatterier, åtta motorer som drivs av både solpaneler och väteceller. För närvarande har amerikanerna klassificerat projektet och sannolikt testar redan Solar Eagle i form av förproduktionsprototyper.
Den mest moderna av de oklassificerade prototyperna är en pseudosatellit som gemensamt utvecklats av BAE och Prismatic Ltd-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, långsiktiga höghöjdsflygplan). I februari 2020 lanserades den för första gången i luften vid Royal Air Force Base i södra Australien. En flygande solpanel med vingar kan klättra 21 kilometer och bära en nyttolast som väger upp till 15 kilo. Enligt normerna för drönare på hög höjd har PHASA-35 ett litet vingspann på 35 meter och är, som utvecklarna själva skriver, avsett för övervakning, kommunikation och säkerhet. Den första och huvudsakliga vägen för pseudosatelliten kommer dock att vara stridsarbete. I detta avseende, efter resultaten av den första flygningen, kommenterade Ian Muldoney, teknisk chef för BAE Systems:
Detta är ett enastående tidigt resultat och visar den takt som kan uppnås när vi kombinerar de bästa brittiska förmågorna. Att gå från design till flygning på mindre än två år (20 månader) visar att vi kan möta den utmaning som den brittiska regeringen har ställt inför branschen att bygga det framtida luftstridssystemet under det kommande decenniet.
I slutet av detta år var det planerat att slutföra testerna och efter 12 månader överföra de första produktionsfordonen till kunden. Men pandemin kommer naturligtvis att göra sina egna justeringar inom den angivna tidsramen.
Nu ökar intresset för sådana droner på hög höjd stadigt, och utbyggnaden av utvecklingsområdet är ett bevis på detta. Förutom framgångarna i Kina, Indien, Taiwan och Sydkorea är ryska designbyråer involverade i utformningen av pseudosatelliter. Den första inhemska experimentella drönaren på hög höjd utvecklades vid S. A. Lavochkin och kallade LA-251 "Aist". Det presenterades för första gången på forumet Army-2016. Drönaren är gjord enligt den normala aerodynamiska designen och är ett fritt bärande monoplan med ett vingspann på 16 m och en massa på cirka 145 kg. Monoplanet har två svansbommar, fyra 3 kW -motorer och är utrustat med ett 240 Ah batteri. Flyghöjd upp till 12 tusen meter, varaktighet upp till 72 timmar. En större "Aist" utvecklas med ett vingspann på 23 meter och en nyttolast på 25 kg. En sådan pseudosatellit stiger redan 18 kilometer och kan stanna i luften i flera dagar. För att göra designen lättare lämnades flygplanet med en stråle och antalet motorer reducerades från fyra till två. Den vidare utvecklingen av det inhemska temat pseudosatelliter hindras av bristen på teknik för produktion av litium-svavelbatterier med en specifik energieffekt på 400–600 Wh / kg. Dessutom behöver vi solpaneler med en specifik vikt på 0,32 kg / m2 med en verkningsgrad på minst 20%. I många avseenden beror det på detta om Ryssland kommer att kunna minska den befintliga klyftan med världsledare. Med ett så stort territorium kan vårt land helt enkelt inte klara sig utan sådana pseudosatelliter i framtiden.
