Псевдоспутники — стратосферные дроны с (потенциально) большими возможностями

Два месяца в воздухе без перерыва — и конца и края не видно. Именно столько времени прошел испытательный полет высотного псевдоспутника (HAPS) Airbus Zephyr S. Сверхлегкий беспилотный летательный аппарат поднялся в воздух 15 июня. Цель состояла в том, чтобы совершить тридцатидневный полет над Аризоной, но испытания прошли настолько успешно, что было решено продлить его и выполнить в одном полете несколько исследовательских целей, ранее поставленных для нескольких отдельных полетов. Испытания Zephyr S проводятся по поручению армии США, которая изучает возможности военного применения беспилотника.

Текущий полет Zephyr S был разработан для проверки способности летательного аппарата накапливать запасы энергии, время автономной работы. , эффективность солнечной панели и способность оставаться в заданной области. Кроме того, во время полета самолет впервые действовал в международном воздушном пространстве, впервые совершил полет над водой (над Мексиканским заливом в Белиз), совершил самый продолжительный непрерывный полет с использованием спутниковых каналов для отправки команд, а главное нарушил свою собственный рекорд продолжительности полета беспилотного летательного аппарата. Новый рекорд был установлен 11 июля, тогда это было двадцать шесть дней. Теперь он более чем в два раза длиннее предыдущего.

—REKLAMA—

«Долговечные беспилотные летательные аппараты могут предложить вооруженным силам новые возможности и большую осведомленность в рамках диверсифицированной, многоуровневой разведывательной архитектуры для сухопутных войск», — сказал Майкл Монтелеоне, директор исследовательской группы армии США по навигации и космосу. . — В последние годы мы наблюдаем невероятный прогресс в разработке высокопотолочных платформ. Наш опыт позволяет нам получать знания в области различной полезной нагрузки и возможности использования стратосферных самолетов в военных целях для дальней разведки, целеуказания или поддержания связи.

HAPS

Zephyr S имеет британское происхождение. Именно там около двух десятков лет назад родилась идея создания псевдоспутников. Первоначально к работе над ними привлекались относительно небольшие предприятия, но теперь задачу взяли на себя оружейные компании. Среди многих концепций Zephyr и PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft) вступили в фазу реализации. Первый был разработан QinetiQ, но Airbus купил проект в 2013 году. Вторая конструкция была разработана Prismatica, но в 2019 году вся компания была передана BAE Systems. Термин «псевдоспутник» связан с большой высотой, на которой описываются описываемые (18-20 000 метров) и продолжительностью полета, достигающей нескольких месяцев.

 Zephyr Псевдоспутник S наземного обслуживания

Псевдоспутник Zephyr S готовится к взлету.
(Airbus)

Компания Airbus разработала как минимум двенадцать приложений для своих самолетов для коммерческих, государственных и военных пользователей, включая наблюдение с использованием датчиков видимого света, инфракрасного излучения, мультиспектральных датчиков, использование радаров и лидаров, мониторинг электромагнитных излучений и мониторинг движения кораблей. с помощью автоматической системы идентификации. Имеющиеся в настоящее время камеры позволяют отслеживать территорию размером 20 на 30 километров от заданной точки.

Большие надежды связаны с использование псевдоспутников в качестве ретрансляторов связи. По сравнению с классическими спутниками дроны намного дешевле в создании и обслуживании и более гибкие, поскольку не привязаны к одной орбите. Современные спутники связи не обеспечивают скорость передачи данных, соответствующую сетям 4G и 5G. Starlink в стандартной версии предлагает скорости от 50 до 150 мегабит в секунду, а в бизнес-версии предложит скорости от 150 до 500 мегабит в секунду при подписке 500 долларов в месяц. Для сравнения: сеть 4G предлагает скорость более 300 мегабит в секунду и доступна в подписке за десяток или около того злотых, а 5G — более 1000 мегабит в секунду. Более того, в случае со спутниковой связью проблема задержек передачи сигнала является трудноустранимой проблемой.

В январе 2022 года Airbus подписал письмо о намерениях с несколькими японскими операторами связи для совместного изучения осуществимости и прибыльности широкополосной экосистемы для передачи данных с использованием Zephyrs и классических спутников связи. При этом указывалась способность псевдоспутника подключаться к ближайшему существующему передатчику мобильной связи и расширять свой радиус действия в слабо урбанизированных или приморских районах. Второй очевидный рынок — это коммуникационная сеть, предназначенная для вооруженных сил. = «ленивый» class = «size-shareaholic-thumbnail» wp-image-152985 «width = «640» height = «288» alt = «»/>

Запустите PHASA-35.
(BAE Systems)

Еще в 2015 году Airbus подписала соглашение с Министерством обороны Великобритании о тестировании возможностей подключения Zephyr. В испытаниях должны были использоваться три экземпляра, построенные в 2017-2018 годах, но во время испытаний в Австралии в 2019 году два из них разбились, что остановило программу. Испытания также проводились в Аризоне по согласованию с министерством обороны. BAE Systems также ведет переговоры со многими представителями Министерства обороны США, а испытания проходят в Австралии под эгидой Лаборатории оборонных научных технологий Великобритании с 2020 года.

Stratospheric Challenge

На первый взгляд видна общая черта обоих самолетов — они проходят испытания в Австралии. Почему? Потому что огромная малонаселенная страна предлагает большие площади воздушного пространства без значительного воздушного движения и теоретически стабильную и хорошую погоду большую часть года. Это подводит нас к двум основным проблемам с псевдоспутниками.

Обе эти аварии Zephyr в Австралии были связаны с низкой прочностью планера атмосферных условий. , особенно при подъеме в стратосферу и снижении высоты посадки. Наконец, речь идет о сверхлегких самолетах, которым предстоит большую часть времени действовать в стратосфере, над атмосферными явлениями. Однако это порождает новые проблемы. На этой высоте солнечное и ультрафиолетовое излучение очень интенсивное, что в сочетании с низким атмосферным давлением может свидетельствовать о проблемах с дуговыми разрядами в электрических компонентах. Кроме того, на этой высоте, вне зависимости от времени суток, очень низкая температура. Кроме того, летательный аппарат должен быть способен генерировать и хранить достаточно энергии в течение дня, чтобы ее хватило на всю ночь, чтобы снова появилось солнце.

 Три псевдоспутника Zephyr в фон оранжевое вечернее небо

Художественное видение псевдоспутников Zephyr.
(Airbus)

Из-за проблем с погодой не только Airbus пришлось ограничить программу испытаний. BAE Systems со своей PHASA-35 намеревалась провести испытания в Аризоне в 2021 году, но необычно неблагоприятные погодные условия (струйные течения, возникающие больше на юге, чем обычно) вынудили полностью отказаться от этих планов. Вместо этого Великобритания и Испания тестировали модели в масштабе 1:4. Возвращение к реальным испытаниям самолета планируется в конце этого года. Тем временем была проверена устойчивость земли к низким температурам и функционирование модулей миссии с телекоммуникационным оборудованием и каналом передачи данных.

Этим относительно большим, но медленным самолетам требуется много времени, чтобы достичь крейсерской высоты. Это означает, что каждый полет должен быть строго спланирован и согласован с авиадиспетчерами. Поэтому лучше всего проводить испытания вдали от жилых районов и дыхательных путей. В будущем, если этот тип самолетов пойдет в производство, можно ожидать, что они будут взлетать из аэропортов, удаленных от интенсивного воздушного движения, и достигать района операций на заданной высоте над большей частью воздушного движения. По предположениям производителей, с момента запуска до выхода в район эксплуатации может пройти до семи дней. Это немного, если сравнить с возможностью находиться в воздухе несколько или несколько месяцев.

15 июня. «Зефир» взлетает в рекордный полет.
(Армия США)

Американские неудачи

Конечно, идея использовать беспилотные летательные аппараты в качестве псевдоспутники. Работа над этим вопросом также финансировалась американским правительством. Pathfinder, Helios, Solar Eagle и Vulture ни к чему не привели. Так же как и попытка разработать самолеты на солнечных батареях. Даже Facebook и Google, которые хотели использовать псевдоспутники для устранения белых пятен в глобальном доступе в Интернет, умерли.

эксцентричное решение в виде стратостатов. Как ни странно, он даже добился определенных успехов на этом поприще, продемонстрировав способность обеспечивать связь в Пуэрто-Рико после землетрясения 2017 года. Однако использование воздушных шаров требовало огромной вычислительной мощности для моделирования и прогнозирования направлений и силы ветра на определенных высотах, чтобы, увеличивая и уменьшая высоту полета воздушного шара, воздушные потоки удерживали его более или менее в заданной области. Это оказалось слишком сложной задачей даже для ИТ-гиганта, и через некоторое время воздушный шар всегда дрейфовал в непредусмотренном направлении, и программа заканчивалась.

Таким образом, AeroVironment имеет наилучшие шансы на успех среди американских компаний, которые уже сорок лет занимаются самолетами, получающими энергию от Солнца. Большая часть его строительства финансировалась НАСА. В настоящее время он работает над самолетом Sunglider, построенным по той же концепции, что и британские псевдоспутники, но гораздо крупнее их. Размах крыльев Zephyr S составляет 25 метров, у Sunglider размах крыльев будет в три раза больше, и он будет оснащен десятью двигателями. На данный момент AeroVironment занимается коммерческим применением своих самолетов и, как и Airbus, подписала письма о намерениях с японскими партнерами. Самолет летит, хоть и не так долго, как Зефир.

AeroVironment Pathfinder Plus (здесь в 2002 году), на котором позже был Sunglider создан .
(НАСА/Ник Галанте)

Zephyr S

В такой ситуации неудивительно, что американские сухопутные войска решили сотрудничать с Airbus с Zephyr S. Как уже упоминалось, история Zephyr S насчитывает два десятилетия. Первый самолет под названием Zephyr (без дополнительной маркировки) был построен в 2003 году. Он имел размах 12 метров, достигал высоты 8200 метров и находился в воздухе шесть часов. В 2008 году Zephyr 6 впервые был представлен вооруженным силам США. Уже эта машина неофициально побила рекорд пребывания в воздухе с результатом 82 часа. Эта модель имела размах крыла 16 метров. В 2010 году был запущен Zephyr 7 с пролетом 22 метра и продолжительностью полета четырнадцать дней.

За ним последовал Zephyr 8, известный сегодня как Zephyr S (однохвостый). Он на 30% легче и может нести на 50% больше батарей, чем его предшественник. Кроме того, в отличие от более ранних моделей, Zephyr S все время поддерживает свою высоту, в то время как его предшественники опускались ниже стратосферы ночью из-за меньшего запаса энергии и, следовательно, прерывистой работы двигателей.

Самолет имеет конструкцию, аналогичную классическому самолету. Он имеет узкий корпус из углеродного волокна с носовым отсеком для оборудования миссии. Крылья прямые и имеют положительную подъемную силу на две трети своей длины. Хвост сформирован в форме буквы «Т». Фотоэлектрические панели были установлены на всех плоских поверхностях — верхней поверхности крыльев и горизонтальных стабилизаторов, а также на вертикальном стабилизаторе. На крыльях два двигателя. У самолета нет шасси. Взлет осуществляется разбегом с удерживанием в руках пяти человек, а посадка — на живот.

Самолет имеет размах 25 метров и массу собственного веса менее 75 килограммов, из которых 24 килограмма приходится на литий-ионные аккумуляторы. Масса перевозимого груза официально засекречена, но составляет около пяти килограммов. Производитель просто указывает, что вес груза может варьироваться в зависимости от ожидаемой производительности. Это означает, что более тяжелая нагрузка означает меньшую высоту или продолжительность полета. Известно, что конкурирующий PHASA-35 может нести 15 кг оборудования, что примерно в два раза больше, чем у Zephyr S.

Airbus объявляет о постройке более крупной версии своего самолета, получившей обозначение Zephyr T ( двойной хвост) с грузоподъемностью, сравнимой с PHASA-35. Самолет должен иметь двойное хвостовое оперение, собственную массу 140 кг, размах крыла 33 метра и грузоподъемность 20 кг.

Как уже упоминалось, самолет будет действовать в стратосфере на высоте около 18 000-20 000 метров. Эта высота сравнима с практическим потолком беспилотного разведывательного самолета RQ-4 Global Hawk. Большинство коммерческих воздушных перевозок проходит на высоте от 9 000 до 11 000 метров. Для сравнения, у самолета-разведчика U-2 потолок составляет более 24 000 м, а у SR-71 — более 26 000 м.

Читайте также: Шведские самолеты дальнего радиолокационного обнаружения Erieye и GlobalEye < /strong>

Аэробус

Оцените статью
( Пока оценок нет )

В профессии с 2008 года. Профиль - международные отношения и политика. Почта: andreykozlov07@gmail.com

Последние новости 24 часа
Псевдоспутники — стратосферные дроны с (потенциально) большими возможностями
Атака на Украину отпугнет инвесторов?