Gunstig synsvinkel
Stratosfæriske højder i størrelsesordenen 18-30 kilometer er dårligt mestret af mennesker. I denne form for "nærrum" tages fly sjældent, og der er intet rumfartøj der. Men sådan et lag i Jordens luftlag er meget praktisk til skjult observation. For det første kan fly i sådanne højder undersøge et område, der kan sammenlignes med territorierne i Afghanistan eller Syrien, og samtidig patruljere over et område i lang tid. På samme tid springer den kredsløbende satellit over terrænet ret hurtigt og har ofte ikke tid til at fange vigtige objekter og processer. For det andet er jordbaserede luftforsvarssystemer endnu ikke designet til at søge efter og ødelægge sådanne rekognoseringsfly i små og store højder. Ifølge beregninger kan det effektive spredningsområde nå 0,01 m2… Selvfølgelig med det massive udseende af sådanne pseudosatellitter på himlen vil luftforsvaret finde løsninger til aflytning, men omkostningerne ved ødelæggelse kan være uoverkommelige. Ud over rekognoscering kan droner i stor højde levere kommunikation og navigation.
De fleste af de hidtil udviklede droner, designet til sådanne højder, er bygget på basis af solceller og batterier. I højder på flere titalls kilometer "absorberes" solenergi meget mere effektivt, hvilket gør det muligt for den vingede maskine ikke kun at drive elmotorer, men også at lagre energi i batterier. Om natten bruger dronerne det, de gemmer i løbet af dagen; ved daggry gentages cyklen. Det viser sig en slags evig bevægelsesmaskine, der gør det muligt for maskiner at flyve fra flere dage til flere år i højder op til 30 kilometer. For eksempel, hvis en sådan pseudosatellit erstatter den berømte Global Hawk, så vil operatøren alene spare omkring 2000 tons brændstof om året. Dette tager ikke hensyn til de lavere omkostninger og meget længere driftstid. Imidlertid er alle disse oplysninger teoretiske: indtil nu er rekorden for varigheden af flyvningen af sådant udstyr 26 dage. Dette blev opnået i 2018 af den europæiske pseudosatellit Airbus Zephyr.
Sammenlignet med klassiske satellitter er droner i høj højde naturligvis meget billigere og ligger tættere på Jorden, hvilket sikrer optagelse og observation af høj kvalitet. Den førnævnte Airbus Zephyr er 10 gange billigere end Global Hawk og 100 gange billigere end World View -satellitter. I dette tilfælde er pseudosatellitterne placeret under ionosfæren, hvilket øger navigationsnøjagtigheden og bestemmelsen af placeringen af radioemissionskilder. I modsætning til en satellit er et fly i stand til at svæve over observationsobjektet i lang tid som en ørn og spore alle de ændringer, der finder sted nedenfor.
Hvad er konceptet med en pseudosatellit til stratosfærisk flyvning? Det er en let sammensat flyramme med gode aerodynamiske egenskaber, udstyret med meget effektive solpaneler, akkumulatorer og brændselsceller. Derudover kræves meget effektive elektriske motorer, lette styreenheder med lavt energiforbrug, der hurtigt og uafhængigt kan reagere på nødsituationer under flyvning. Sådanne køretøjer i stor højde kendetegnes ved deres lave bæreevne (op til 100-200 kg) og ekstrem langsomhed-op til flere titalls kilometer i timen. Den første af disse dukkede op i 1980'erne i USA.
Flyvende solpaneler
Eksperimentelle pseudosatellitter fra HALSOL-programmet var de første blandt sådanne enheder i USA. Der kom ikke noget fornuftigt af dem på grund af den elementære forsinkelse i teknologien: der var ingen kapacitetsbatterier eller effektive solceller. Projektet blev lukket, men prototypernes udseende blev ikke afklassificeret, og initiativet blev overdraget til NASA. Dens specialister præsenterede deres Pathfinder i 1994, som faktisk blev guldstandarden for fremtidige pseudosatellitter. Enheden havde et vingefang på 29,5 meter, en startvægt på 252 kilo og en højde på 22,5 kilometer. I løbet af flere år er projektet gentagne gange blevet moderniseret; den sidste i serien var Helios HP, hvis vinger blev strakt til 75 meter, startvægten blev fanget op til 2,3 tons. Denne enhed i en af generationerne var i stand til at klatre til 29.524 meter - en rekord for vandret flyvende fly uden jetmotorer. På grund af de uperfekte brintbrændselsceller kollapsede Helios HP i luften under den anden flyvning. De vendte ikke tilbage til tanken om dens restaurering.
Den anden kendte model af en pseudosatellit med to formål kan kaldes Zephyr-familien fra den britiske QinetiQ, som dukkede op på den kunstige horisont i 2003. Efter omfattende test og designforbedringer blev projektet købt af Airbus Defense and Space i 2013 og udviklet til to hovedmodeller. Den første har et vingefang på 25 m og omfatter: et svævefly lavet af ultralet kulfiber, solpaneler lavet af amorft silicium fra United Solar Ovonic, litium-svovlbatterier (3 kWh) fra Sion Power, en autopilot og en oplader fra QinetiQ. Solpaneler genererer op til 1,5 kW el, hvilket er nok til en døgnflyvning i 18 km højde. Den anden, større pseudosatellit var Zephyr T med to halebomme og et øget vingefang (fra 25 m til 33 m). Dette design gør det muligt at løfte fire gange nyttelasten (vejer 20 kg, tilstrækkelig til at rumme en radarstation i 19.500 m højde).
Zephyr er allerede blevet kontraheret af hærerne i Storbritannien og USA i enkelt mængder. De havde endnu ikke haft tid til helt at vænne sig til tropperne, da en af dem i marts 2019 styrtede ned nær et samlingsværk i Farnborough, Hampshire. I denne ulykke blev den største ulempe ved sådanne fly afsløret i fuld herlighed - dets høje følsomhed over for meteorologiske forhold under start og landing. I arbejdshøjder på mange kilometer er pseudosatellitterne ikke bange for nedbør og vind, men i jorden føler de sig utilpas.
DARPA holdt sig heller ikke væk fra et så lovende emne og startede i slutningen af 2000'erne VULTURE-programmet (Very-high Altitude, Ultraendurance, Loitering Theatre Element-et superhøjt observationssystem med ultralang slentring over et teater af operationer). Den førstefødte var Solar Eagle pseudo -satellitten, skabt af Boeing Phantom Works i forbindelse med QinetiQ og Venza Power Systems. Denne kæmpe har et vingefang på 120 meter, litium-svovlbatterier, otte motorer drevet af både solpaneler og brintceller. I øjeblikket har amerikanerne klassificeret projektet og sandsynligvis allerede testet Solar Eagle i form af præproduktionsprototyper.
Den mest moderne af de uklassificerede prototyper er en pseudosatellit, der i fællesskab er udviklet af BAE og Prismatic Ltd-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, langsigtede solhøjfly i høj højde). I februar 2020 blev det lanceret i luften for første gang på Royal Air Force Base i South Australia. Et flyvende solpanel med vinger kan klatre 21 kilometer og bære en nyttelast på op til 15 kilo. I henhold til standarderne for højhøjde-droner har PHASA-35 et lille 35-meters vingefang og er beregnet, som udviklerne selv skriver, til overvågning, kommunikation og sikkerhed. Den første og vigtigste vej for pseudosatellitten vil imidlertid være kamparbejde. I den forbindelse kommenterede Ian Muldoney, teknisk direktør for BAE Systems, efter resultaterne af den første flyvning:
Dette er et fremragende tidligt resultat og demonstrerer det tempo, der kan opnås, når vi kombinerer de bedste britiske muligheder. At gå fra design til flyvning på mindre end to år (20 måneder) viser, at vi kan tage udfordringen op, som den britiske regering har stillet industrien for at bygge det fremtidige luftbekæmpelsessystem i løbet af det næste årti.
Ved udgangen af dette år var det planlagt at afslutte testene og efter 12 måneder overføre de første produktionskøretøjer til kunden. Men pandemien vil naturligvis foretage sine egne justeringer inden for den angivne tidsramme.
Nu er der en stabil vækst i interessen for sådanne højhøjde-droner, og udvidelsen af udviklingsområdet er et bevis på dette. Ud over succeserne i Kina, Indien, Taiwan og Sydkorea er russiske designbureauer involveret i designet af pseudosatellitter. Den første indenlandske eksperimentelle drone i stor højde blev udviklet på S. A. Lavochkin og kaldte LA-251 "Aist". Det blev præsenteret for første gang på Army-2016 forum. Dronen er fremstillet i henhold til det normale aerodynamiske design og er en frit transporterende monoplan med et vingefang på 16 m og en masse på omkring 145 kg. Monoplanet har to halebomme, fire 3 kW -motorer og er udstyret med et 240 Ah batteri. Flyvehøjde op til 12 tusinde meter, varighed op til 72 timer. En større "Aist" udvikles med et vingefang på 23 meter og en nyttelast på 25 kg. En sådan pseudosatellit stiger allerede 18 kilometer og kan blive i luften i flere dage. For at lette designet blev flyet tilbage med en stråle, og antallet af motorer blev reduceret fra fire til to. Den videre udvikling af det indenlandske tema for pseudosatellitter hindres af manglen på teknologier til fremstilling af lithium-svovlbatterier med en specifik energiudgang på 400–600 Wh / kg. Derudover har vi brug for solpaneler med en vægtfylde på 0,32 kg / m2 med en effektivitet på mindst 20%. I mange henseender afhænger det heraf, om Rusland vil være i stand til at reducere det eksisterende hul med verdens ledere. Med et så stort territorium kan vores land simpelthen ikke undvære sådanne pseudosatellitter i fremtiden.
