Palankus žiūrėjimo kampas
Stratosferos aukštis, maždaug 18–30 kilometrų, yra prastai įvaldytas žmonių. Tokio tipo „arti kosmoso“lėktuvai imami retai, o erdvėlaivių ten nėra. Bet toks sluoksnis Žemės oro sluoksnyje yra labai patogus paslėptam stebėjimui. Pirma, tokio aukščio orlaiviai gali apžiūrėti teritoriją, panašią į Afganistano ar Sirijos teritorijas, ir tuo pat metu ilgą laiką patruliuoti vienoje teritorijoje. Tuo pačiu metu orbitoje skriejantis palydovas gana greitai praleidžia reljefą, dažnai neturėdamas laiko užfiksuoti svarbių objektų ir procesų. Antra, antžeminės oro gynybos sistemos dar nėra skirtos ieškoti ir sunaikinti tokius mažo dydžio ir didelio aukščio žvalgybinius lėktuvus. Remiantis skaičiavimais, efektyvus sklaidos plotas gali siekti 0,01 m2… Žinoma, masiškai pasirodžius tokiems pseudo palydovams danguje, oro gynyba ras sulaikymo sprendimus, tačiau sunaikinimo kaina gali būti per didelė. Be žvalgybos, didelio aukščio dronai gali teikti ryšius ir navigaciją.
Dauguma iki šiol sukurtų bepiločių orlaivių, skirtų tokiam aukščiui, yra sukurti saulės elementų ir baterijų pagrindu. Kelių dešimčių kilometrų aukštyje saulės energija „sugeriama“daug efektyviau, o tai leidžia sparnuotai mašinai ne tik maitinti elektros variklius, bet ir kaupti energiją baterijose. Naktį dronai naudoja tai, ką saugo dienos metu; auštant ciklas kartojasi. Pasirodo, savotiškas amžinas judesio aparatas, leidžiantis mašinoms skristi nuo kelių dienų iki kelerių metų aukštyje iki 30 kilometrų. Pavyzdžiui, jei vienas toks pseudo palydovas pakeis garsųjį „Global Hawk“, tada vien operatorius per metus sutaupys apie 2000 tonų degalų. Tai neatsižvelgiama į mažesnes išlaidas ir daug ilgesnį eksploatavimo laiką. Tačiau visa ši informacija yra teorinė: iki šiol tokios įrangos skrydžio trukmės rekordas yra 26 dienos. Tai 2018 metais pasiekė Europos pseudopalydovas „Airbus Zephyr“.
Palyginti su klasikiniais palydovais, dronai dideliame aukštyje natūraliai yra daug pigesni ir yra arčiau Žemės, o tai užtikrina aukštos kokybės fotografavimą ir stebėjimą. Minėtas „Airbus Zephyr“yra 10 kartų pigesnis nei „Global Hawk“ir 100 kartų pigesnis nei „World View“palydovai. Šiuo atveju pseudo palydovai yra žemiau jonosferos, o tai padidina navigacijos tikslumą ir radijo spindulių šaltinių vietos nustatymą. Skirtingai nuo palydovo, orlaivis, kaip erelis, gali ilgai pakibti virš stebėjimo objekto, sekdamas visus žemiau vykstančius pokyčius.
Kokia stratosferos skrydžio pseudo palydovo koncepcija? Tai lengvas kompozicinis orlaivio korpusas, pasižymintis geromis aerodinaminėmis savybėmis, aprūpintas labai efektyviomis saulės baterijomis, akumuliatoriais ir kuro elementais. Be to, reikalingi labai efektyvūs elektros varikliai, lengvi valdymo įtaisai su mažu energijos suvartojimu, galintys greitai ir nepriklausomai reaguoti į avarines situacijas skrydžio metu. Tokios didelio aukščio transporto priemonės išsiskiria maža keliamoji galia (iki 100-200 kilogramų) ir itin lėtai-iki kelių dešimčių kilometrų per valandą. Pirmasis iš jų pasirodė devintajame dešimtmetyje JAV.
Skraidančios saulės baterijos
Eksperimentiniai HALSOL programos pseudo palydovai buvo pirmieji tarp tokių įrenginių JAV. Nieko protingo iš jų neišėjo dėl elementaraus technologijų atsilikimo: nebuvo talpių baterijų ar efektyvių saulės elementų. Projektas buvo uždarytas, tačiau prototipų išvaizda nebuvo išslaptinta, o iniciatyva perduota NASA. Jos specialistai 1994 metais pristatė savo „Pathfinder“, kuris iš tikrųjų tapo auksiniu būsimų pseudo palydovų standartu. Prietaiso sparnų plotis buvo 29,5 metro, kilimo svoris-252 kilogramai, o aukštis-22,5 kilometro. Per kelerius metus projektas buvo ne kartą modernizuotas; paskutinis serijoje buvo „Helios HP“, kurio sparnai buvo ištiesti iki 75 metrų, kilimo svoris buvo sugautas iki 2,3 tonos. Šis vienos kartos prietaisas sugebėjo pakilti iki 29 524 metrų - tai rekordas horizontaliai skraidančių orlaivių be reaktyvinių variklių. Dėl netobulų vandenilio kuro elementų Helios HP antrojo skrydžio metu sugriuvo ore. Jie negrįžo prie jos atkūrimo idėjos.
Antruoju žinomu dvejopos paskirties pseudo palydovo modeliu galima pavadinti Zephyr šeimą iš britų „QinetiQ“, kuris dirbtiniame horizonte pasirodė 2003 m. Po išsamių bandymų ir dizaino patobulinimų, projektą „Airbus Defense and Space“įsigijo 2013 metais ir sukūrė du pagrindinius modelius. Pirmojo sparnų plotis yra 25 m ir apima: sklandytuvą, pagamintą iš itin lengvo anglies pluošto, saulės kolektorius iš amorfinio silicio iš „United Solar Ovonic“, ličio sieros baterijas (3 kWh) iš „Sion Power“, autopilotą ir įkroviklį iš QinetiQ. Saulės baterijos generuoja iki 1,5 kW elektros energijos, kurios pakanka skrydžiui visą parą 18 km aukštyje. Antrasis, didesnis pseudo palydovas buvo „Zephyr T“su dviem uodegos strėlėmis ir padidintu sparnų plotu (nuo 25 m iki 33 m). Ši konstrukcija leidžia pakelti keturis kartus didesnę naudingąją apkrovą (sveria 20 kg, pakanka 1900 m aukštyje esančiai radaro stočiai).
Su Zefyru Didžiosios Britanijos ir JAV kariuomenės jau buvo sutartos pavieniais kiekiais. Jie dar neturėjo laiko visiškai priprasti prie karių, kai 2019 m. Kovo mėn. Vienas jų sudužo netoli surinkimo gamyklos Farnboro mieste, Hampšyre. Šios avarijos metu didžiausias tokių orlaivių trūkumas buvo atskleistas šlovėje - didelis jautrumas meteorologinėms sąlygoms kilimo ir tūpimo metu. Esant daugelio kilometrų darbiniam aukščiui, pseudospalydovai nebijo kritulių ir vėjo, tačiau žemėje jaučiasi nejaukiai.
DARPA taip pat neatsiliko nuo tokios perspektyvios temos ir 2000-ųjų pabaigoje inicijavo programą „VULTURE“(labai didelis aukštis, „Ultraendurance“, „Loitering Theatre Element“-itin aukšta stebėjimo sistema su itin ilgu pasivaikščiojimu operacijų teatre). Pirmagimis buvo „Solar Eagle“pseudo palydovas, sukurtas „Boeing Phantom Works“kartu su „QinetiQ“ir „Venza Power Systems“. Šio milžino sparnų plotis yra 120 metrų, ličio sieros baterijos, aštuoni varikliai, maitinami saulės kolektoriais ir vandenilio elementais. Šiuo metu amerikiečiai projektą įslaptino ir, greičiausiai, jau bando „Saulės erelį“prieš gamybinius prototipus.
Moderniausias iš neklasifikuojamų prototipų yra pseudo palydovas, bendrai sukurtas BAE ir „Prismatic Ltd“-PHASA-35 („Persistent High Altitude Solar Aircraft“, ilgalaikiai didelio aukščio saulės orlaiviai). 2020 m. Vasario mėn. Jis pirmą kartą buvo paleistas į orą Karališkųjų oro pajėgų bazėje Pietų Australijoje. Skraidanti saulės baterija su sparnais gali įveikti 21 kilometrą ir nešti naudingą krovinį, sveriantį iki 15 kilogramų. Remiantis aukštų dronų standartais, PHASA-35 turi mažą 35 metrų sparnų ilgį ir yra skirtas, kaip rašo patys kūrėjai, stebėti, komunikuoti ir saugoti. Tačiau pradinis ir pagrindinis pseudo palydovo kelias bus kovinis darbas. Šiuo požiūriu, po pirmojo skrydžio rezultatų, „BAE Systems“technikos direktorius Ianas Muldoney pakomentavo:
Tai puikus ankstyvas rezultatas ir parodo tempą, kurį galima pasiekti sujungus geriausius britų pajėgumus. Perėjimas nuo projektavimo prie skrydžio per mažiau nei dvejus metus (20 mėnesių) rodo, kad galime prisiimti iššūkį, kurį JK vyriausybė iškėlė pramonei per ateinantį dešimtmetį sukurti būsimą oro kovos sistemą.
Iki šių metų pabaigos buvo planuojama baigti bandymus ir po 12 mėnesių pirmąsias serijines transporto priemones perduoti klientui. Tačiau pandemija, žinoma, per nustatytą laiką atliks savo koregavimus.
Dabar susidomėjimas tokiais didelio aukščio dronais nuolat auga, o plėtros zonos plėtra yra to įrodymas. Be Kinijos, Indijos, Taivano ir Pietų Korėjos sėkmės, Rusijos dizaino biurai dalyvauja kuriant pseudo palydovus. Pirmasis vietinis eksperimentinis didelio aukščio dronas buvo sukurtas S. A. Lavochkiną ir pavadino LA-251 „Aist“. Pirmą kartą jis buvo pristatytas „Army-2016“forume. Dronas pagamintas pagal įprastą aerodinaminę konstrukciją ir yra laisvai nešiojamas monoplanas, kurio sparnų plotis yra 16 m, o masė - apie 145 kg. Monoplanas turi dvi galines strėles, keturis 3 kW variklius ir turi 240 Ah akumuliatorių. Skrydžio aukštis iki 12 tūkstančių metrų, trukmė iki 72 valandų. Kuriamas didesnis „Aist“, kurio sparnų plotis yra 23 metrai, o naudingoji apkrova - 25 kg. Toks pseudo palydovas jau kyla 18 kilometrų ir gali likti ore kelias dienas. Siekiant palengvinti dizainą, orlaiviui buvo palikta viena sija, o variklių skaičius sumažintas nuo keturių iki dviejų. Toliau plėtoti vietinę pseudosatelitų temą trukdo technologijų, skirtų ličio sieros baterijoms, kurių specifinė galia yra 400–600 Wh / kg, gamyba. Be to, mums reikia saulės kolektorių, kurių savitasis svoris yra 0,32 kg / m2 kurių efektyvumas ne mažesnis kaip 20%. Daugeliu atžvilgių nuo to priklauso, ar Rusija sugebės sumažinti esamą atotrūkį nuo pasaulio lyderių. Turėdama tokią didžiulę teritoriją, mūsų šalis ateityje tiesiog negali išsiversti be tokių pseudo palydovų.
