Labvēlīgs skata leņķis
Cilvēki slikti pārvalda stratosfēras augstumus aptuveni 18–30 kilometru garumā. Šāda veida "kosmosa tuvumā" lidmašīnas tiek uzņemtas reti, un tur nav kosmosa kuģu. Bet šāds slānis Zemes gaisa slānī ir ļoti ērts slēptai novērošanai. Pirmkārt, lidmašīnas šādā augstumā var apsekot teritoriju, kas pielīdzināma Afganistānas vai Sīrijas teritorijām, un tajā pašā laikā ilgstoši patrulēt pa vienu teritoriju. Tajā pašā laikā orbītā esošais satelīts diezgan ātri izlaiž reljefu, bieži vien nespējot uzņemt svarīgus objektus un procesus. Otrkārt, sauszemes pretgaisa aizsardzības sistēmas vēl nav paredzētas, lai meklētu un iznīcinātu šādas maza izmēra un augstkalnu izlūkošanas lidmašīnas. Saskaņā ar aprēķiniem efektīvā izkliedes zona var sasniegt 0,01 m2… Protams, masveidā parādoties šādiem pseidosatelītiem debesīs, pretgaisa aizsardzība atradīs risinājumus pārtveršanai, taču iznīcināšanas izmaksas var būt pārmērīgas. Papildus izlūkošanai augstkalnu bezpilota lidaparāti var nodrošināt sakarus un navigāciju.
Lielākā daļa līdz šim izstrādāto bezpilota lidaparātu, kas paredzēti šādam augstumam, ir būvēti, pamatojoties uz saules baterijām un baterijām. Vairāku desmitu kilometru augstumā saules enerģija tiek "absorbēta" daudz efektīvāk, kas ļauj spārnotajai mašīnai ne tikai darbināt elektromotorus, bet arī uzglabāt enerģiju baterijās. Naktī droni izmanto to, ko viņi uzglabā dienas laikā; rītausmā cikls atkārtojas. Izrādās sava veida mūžīgā kustības mašīna, kas ļauj mašīnām lidot no vairākām dienām līdz vairākiem gadiem augstumā līdz 30 kilometriem. Piemēram, ja viens šāds pseidosatelīts aizstāj slaveno Global Hawk, tad operators vien ietaupīs aptuveni 2000 tonnas degvielas gadā. Tas neņem vērā zemākās izmaksas un daudz ilgāku ekspluatācijas laiku. Tomēr visa šī informācija ir teorētiska: līdz šim rekords par šāda aprīkojuma lidojuma ilgumu ir 26 dienas. To 2018. gadā panāca Eiropas pseidosatelīts Airbus Zephyr.
Salīdzinot ar klasiskajiem satelītiem, bezpilota lidaparāti, protams, ir daudz lētāki un atrodas tuvāk Zemei, kas nodrošina augstas kvalitātes šaušanu un novērošanu. Iepriekš minētais Airbus Zephyr ir 10 reizes lētāks nekā Global Hawk un 100 reizes lētāks nekā World View satelīti. Šajā gadījumā pseidosatelīti atrodas zem jonosfēras, kas palielina navigācijas precizitāti un radio emisijas avotu atrašanās vietas noteikšanu. Atšķirībā no satelīta, lidaparāts, piemēram, ērglis, spēj ilgstoši lidināties virs novērošanas objekta, izsekojot visām zemāk notiekošajām izmaiņām.
Kāds ir stratosfēras lidojuma pseidosatelīta jēdziens? Tas ir viegls kompozītmateriālu korpuss ar labām aerodinamiskām īpašībām, kas aprīkots ar ļoti efektīviem saules paneļiem, akumulatoriem un degvielas elementiem. Turklāt ir nepieciešami ļoti efektīvi elektromotori, vieglas vadības ierīces ar zemu enerģijas patēriņu, kas spēj ātri un neatkarīgi reaģēt uz ārkārtas situācijām lidojuma laikā. Šādi augstkalnu transportlīdzekļi izceļas ar zemo celtspēju (līdz 100-200 kilogramiem) un ārkārtēju lēnumu-līdz vairākiem desmitiem kilometru stundā. Pirmais no tiem parādījās astoņdesmitajos gados ASV.
Lidojošie saules paneļi
HALSOL programmas eksperimentālie pseidosatelīti bija pirmie starp šādām ierīcēm ASV. No tiem nekas prātīgs neiznāca elementāras kavēšanās dēļ tehnoloģijās: nebija ietilpīgu bateriju vai efektīvu saules bateriju. Projekts tika slēgts, taču prototipu izskats netika deklasificēts, un iniciatīva tika nodota NASA. Tās speciālisti 1994. gadā prezentēja savu Pathfinder, kas faktiski kļuva par zelta standartu nākotnes pseidosatelītiem. Ierīces spārnu platums bija 29,5 metri, pacelšanās svars 252 kilogrami un augstums 22,5 kilometri. Vairāku gadu laikā projekts ir vairākkārt modernizēts; sērijas pēdējais bija Helios HP, kura spārni bija izstiepti līdz 75 metriem, pacelšanās svars tika noķerts līdz 2,3 tonnām. Šī ierīce vienā no paaudzēm spēja uzkāpt līdz 29 524 metriem - rekords horizontāli lidojošām lidmašīnām bez reaktīvajiem dzinējiem. Nepilnīgo ūdeņraža degvielas elementu dēļ Helios HP otrā lidojuma laikā sabruka gaisā. Viņi neatgriezās pie idejas par tās atjaunošanu.
Otro zināmo divējāda mērķa pseidosatelīta modeli var saukt par Zephyr ģimeni no britu QinetiQ, kas parādījās uz mākslīgā horizonta 2003. gadā. Pēc plašiem testēšanas un dizaina uzlabojumiem projektu 2013. gadā iegādājās Airbus Defense and Space, un tas tika izveidots par diviem galvenajiem modeļiem. Pirmā spārnu platums ir 25 m, un tajā ietilpst: planieris no īpaši vieglas oglekļa šķiedras, saules paneļi no amorfā silīcija no United Solar Ovonic, litija sēra akumulatori (3 kWh) no Sion Power, autopilots un lādētājs no QinetiQ. Saules paneļi saražo līdz 1,5 kW elektroenerģijas, kas ir pietiekami, lai veiktu lidojumu visu diennakti 18 km augstumā. Otrs, lielāks pseidosatelīts bija Zephyr T ar divām astes stieņiem un palielinātu spārnu platumu (no 25 m līdz 33 m). Šī konstrukcija ļauj pacelt četras reizes lietderīgo kravu (sver 20 kg, pietiek ar radara staciju 19 500 m augstumā).
Lielbritānijas un ASV armijas ar Zefīru jau ir noslēgušas līgumu atsevišķos daudzumos. Viņiem vēl nebija bijis laika pilnībā pierast pie karaspēka, kad 2019. gada martā viens no viņiem avarēja netālu no montāžas rūpnīcas Farnboro, Hempšīrā. Šajā negadījumā šādu lidmašīnu galvenais trūkums tika atklāts pilnā krāšņumā - tā lielā jutība pret meteoroloģiskajiem apstākļiem pacelšanās un nosēšanās laikā. Daudzu kilometru darba augstumā pseidosatelīti nebaidās no nokrišņiem un vēja, bet pie zemes jūtas neērti.
DARPA arī nepalika malā no tik daudzsološas tēmas un 2000. gadu beigās uzsāka VULTURE programmu (ļoti augsts augstums, ultraizturība, Loitering teātra elements-īpaši augsta novērošanas sistēma ar īpaši garu lobēšanu operāciju teātrī). Pirmdzimtais bija pseido pavadonis Solar Eagle, ko radīja Boeing Phantom Works sadarbībā ar QinetiQ un Venza Power Systems. Šī milža spārnu platums ir 120 metri, litija sēra baterijas, astoņi motori, ko darbina gan saules paneļi, gan ūdeņraža elementi. Pašlaik amerikāņi projektu ir klasificējuši un, visticamāk, jau testē Saules ērgli pirmsražošanas prototipu veidā.
Vismodernākais no neklasificētajiem prototipiem ir BAE un Prismatic Ltd kopīgi izstrādāts pseidosatelīts-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, long-term high-height solar plane). 2020. gada februārī tas pirmo reizi tika palaists gaisā Karalisko gaisa spēku bāzē Austrālijas dienvidos. Lidojošs saules panelis ar spārniem spēj uzkāpt 21 kilometru un nest kravu, kas sver līdz 15 kilogramiem. Saskaņā ar augstkalnu bezpilota lidaparātu standartiem PHASA-35 ir mazs 35 metru spārnu platums, un tas ir paredzēts, kā raksta paši izstrādātāji, uzraudzībai, komunikācijai un drošībai. Tomēr sākotnējais un galvenais pseidosatelīta ceļš būs kaujas darbs. Šajā sakarā pēc pirmā lidojuma rezultātiem BAE Systems tehniskais direktors Īans Muldonijs komentēja:
Tas ir izcils agrīnais rezultāts un parāda tempu, ko var sasniegt, apvienojot labākās Lielbritānijas iespējas. Pāreja no projektēšanas uz lidojumu mazāk nekā divu gadu (20 mēnešu) laikā liecina, ka mēs varam stāties pretī izaicinājumam, ko Apvienotās Karalistes valdība ir izvirzījusi nozarei, lai nākamajā desmitgadē izveidotu nākotnes gaisa kaujas sistēmu.
Līdz šī gada beigām bija plānots pabeigt testus un pēc 12 mēnešiem pirmos sērijveida transportlīdzekļus nodot pasūtītājam. Bet pandēmija, protams, veiks pielāgojumus noteiktajā termiņā.
Tagad interese par šādiem augstkalnu bezpilota lidaparātiem nepārtraukti pieaug, un attīstības apgabala paplašināšanās to apliecina. Papildus Ķīnas, Indijas, Taivānas un Dienvidkorejas panākumiem pseidosatelītu projektēšanā ir iesaistīti Krievijas dizaina biroji. Pirmais pašmāju eksperimentālais augstkalnu drons tika izstrādāts S. A. Lavočkins un sauca LA-251 "Aist". Forumā “Armija-2016” tas tika prezentēts pirmo reizi. Bezpilota lidaparāts ir izgatavots saskaņā ar parasto aerodinamisko dizainu un ir brīvi pārvadājams monoplāns ar spārnu platumu 16 m un masu aptuveni 145 kg. Monoplanam ir divas astes stieņi, četri 3 kW dzinēji, un tas ir aprīkots ar 240 Ah akumulatoru. Lidojuma augstums līdz 12 tūkstošiem metru, ilgums līdz 72 stundām. Tiek izstrādāts lielāks "Aist", kura spārnu platums ir 23 metri un kravnesība 25 kg. Šāds pseidosatelīts jau paceļas 18 kilometrus un var uzturēties gaisā vairākas dienas. Lai atvieglotu dizainu, lidmašīnai tika atstāta viena gaisma, un motoru skaits tika samazināts no četriem uz diviem. Turpināt vietējās tēmas pseidosatelītu attīstību kavē tehnoloģiju trūkums litija sēra akumulatoru ražošanai ar īpašo enerģijas jaudu 400–600 Wh / kg. Turklāt mums ir vajadzīgi saules paneļi ar īpatnējo svaru 0,32 kg / m2 ar efektivitāti vismaz 20%. Daudzos aspektos no tā ir atkarīgs, vai Krievija spēs samazināt esošo plaisu ar pasaules līderiem. Ar tik milzīgu teritoriju mūsu valsts nākotnē vienkārši nevar iztikt bez šādiem pseidosatelītiem.
