Soodne vaatenurk
Stratosfääri kõrgused suurusjärgus 18–30 kilomeetrit on inimestel halvasti valdatud. Seda tüüpi kosmosesõidukeid võetakse harva ja seal pole ühtegi kosmoselaeva. Kuid selline kiht Maa õhukihis on varjatud vaatlemiseks väga mugav. Esiteks võivad sellistel kõrgustel asuvad lennukid uurida Afganistani või Süüria territooriumidega võrreldavat piirkonda ning samal ajal patrullida pikka aega ühe territooriumi kohal. Samal ajal jätab orbiidil olev satelliit maastiku üsna kiiresti vahele, sageli pole aega oluliste objektide ja protsesside jäädvustamiseks. Teiseks, maapealsed õhutõrjesüsteemid ei ole veel kavandatud selliste väikeste mõõtmetega ja kõrgmäestiku luurelennukite otsimiseks ja hävitamiseks. Arvutuste kohaselt võib efektiivne hajumispind ulatuda 0,01 m -ni2… Selliste pseudosatelliitide massilise ilmumisega taevasse leiab õhukaitse muidugi lahendused pealtkuulamiseks, kuid hävitamise hind võib olla üle jõu käiv. Lisaks luurele võivad kõrgetasemelised droonid pakkuda sidet ja navigeerimist.
Enamik seni välja töötatud ja sellistele kõrgustele mõeldud droone on ehitatud päikesepatareide ja akude baasil. Mitmekümne kilomeetri kõrgusel "imendub" päikeseenergia palju tõhusamalt, mis võimaldab tiivulisel masinal mitte ainult elektrimootoreid toita, vaid ka energiat akudesse salvestada. Öösel kasutavad droonid seda, mida nad päeval salvestavad; koidikul kordub tsükkel. Selgub omamoodi igiliikur, mis võimaldab masinatel lennata mitmest päevast mitme aastani kuni 30 kilomeetri kõrgusel. Näiteks kui üks selline pseudosatelliit asendab kuulsa Global Hawki, säästab operaator üksi umbes 2000 tonni kütust aastas. See ei võta arvesse madalamaid kulusid ja palju pikemat tööaega. Kogu see teave on aga teoreetiline: siiani on sellise varustuse lennu kestuse rekord 26 päeva. Selle saavutas 2018. aastal Euroopa pseudosatelliit Airbus Zephyr.
Võrreldes klassikaliste satelliitidega on kõrgmäestiku droonid loomulikult palju odavamad ja asuvad Maale lähemal, mis tagab kvaliteetse pildistamise ja vaatluse. Eelmainitud Airbus Zephyr on 10 korda odavam kui Global Hawk ja 100 korda odavam kui World View satelliidid. Sellisel juhul asuvad pseudosatelliidid ionosfääri all, mis suurendab navigeerimise täpsust ja raadioemissiooni allikate asukoha määramist. Erinevalt satelliidist on lennuk suuteline kotka kombel hõljuma pikalt vaatlusobjekti kohal, jälgides kõiki allpool toimuvaid muutusi.
Mis on stratosfäärilennu pseudo-satelliidi mõiste? See on heade aerodünaamiliste omadustega kerge komposiitlennuk, mis on varustatud ülitõhusate päikesepaneelide, akude ja kütuseelementidega. Lisaks on vaja väga tõhusaid elektrimootoreid, väikese energiatarbega kergeid juhtimisseadmeid, mis on võimelised kiiresti ja iseseisvalt reageerima lennu ajal tekkivatele eriolukordadele. Selliseid kõrgmäestikusõidukeid eristab nende väike kandevõime (kuni 100-200 kilogrammi) ja äärmine aeglus-kuni mitukümmend kilomeetrit tunnis. Esimene neist ilmus 1980ndatel Ameerika Ühendriikides.
Lendavad päikesepaneelid
HALSOL programmi eksperimentaalsed pseudosatelliidid olid USA-s selliste seadmete hulgas esimesed. Tehnika elementaarse mahajäämuse tõttu ei tulnud neist midagi mõistlikku: puudusid mahukad patareid või tõhusad päikesepatareid. Projekt suleti, kuid prototüüpide välimust ei kustutatud ja algatus edastati NASA -le. Selle spetsialistid esitlesid oma Pathfinderit 1994. aastal, millest sai tegelikult tulevaste pseudosatelliitide kullastandard. Seadme tiivaulatus oli 29,5 meetrit, stardimass 252 kilogrammi ja kõrgus 22,5 kilomeetrit. Mitme aasta jooksul on projekti korduvalt kaasajastatud; sarja viimane oli Helios HP, mille tiivad sirutati 75 meetrini, stardimassi püüti kuni 2,3 tonnini. See ühe põlvkonna seade suutis ronida 29 524 meetrile - see on horisontaalselt lendavate õhusõidukite rekord ilma reaktiivmootorita. Ebatäiuslike vesinikkütuseelementide tõttu varises Helios HP teise lennu ajal õhku. Nad ei naasnud selle taastamise idee juurde.
Teist teadaolevat kaheotstarbelise pseudosatelliidi mudelit võib nimetada Zephyri perekonnaks Briti QinetiQ-st, mis ilmus kunstlikule silmapiirile 2003. aastal. Pärast ulatuslikku katsetamist ja disaini täiustamist ostis projekti Airbus Defense and Space 2013. aastal ja arendas selle kaheks peamiseks mudeliks. Esimese tiivaulatus on 25 m ja see sisaldab: ülikergest süsinikkiust valmistatud purilennukit, päikesepaneele, mis on valmistatud United Solar Ovonicu amorfsest ränist, liitium-väävli patareisid (3 kWh) firmalt Sion Power, autopiloodi ja laadijat. QinetiQ. Päikesepaneelid toodavad kuni 1,5 kW elektrit, millest piisab ööpäevaringseks lennuks 18 km kõrgusel. Teine suurem pseudosatelliit oli kahe sabapoomi ja suurenenud tiibade siruulatusega (25 m-lt 33 m-le) Zephyr T. See konstruktsioon võimaldab tõsta neli korda kasulikumat koormust (kaalub 20 kg, piisab radarijaama paigutamiseks 19500 m kõrgusele).
Suurbritannia ja Ameerika Ühendriikide armeed on Zephyriga juba üksikutes kogustes lepingu sõlminud. Neil polnud veel olnud aega vägedega täielikult harjuda, kui 2019. aasta märtsis kukkus üks neist Hampshire'is Farnborough'is kokkupanekutehase lähedal alla. Selles õnnetuses ilmnes selliste lennukite peamine puudus täies hiilguses - selle kõrge tundlikkus meteoroloogiliste tingimuste suhtes õhkutõusmisel ja maandumisel. Paljude kilomeetrite töökõrgustel ei karda pseudosatelliidid sademeid ja tuult, kuid maapinnal tunnevad nad end ebamugavalt.
Ka DARPA ei jäänud sellisest paljutõotavast teemast eemale ja algatas 2000. aastate lõpus programmi VULTURE (Väga kõrge kõrgus, Ultraendurance, Loitering Theatre Element-ülikõrge vaatlussüsteem ülipika logelemisega operatsiooniteatri kohal). Esmasündinu oli Solar Eagle pseudosatelliit, mille lõi Boeing Phantom Works koostöös QinetiQ ja Venza Power Systemsiga. Selle hiiglase tiivaulatus on 120 meetrit, liitium-väävli patareid, kaheksa mootorit, mida toidavad nii päikesepaneelid kui ka vesinikuelemendid. Praegu on ameeriklased projekti klassifitseerinud ja suure tõenäosusega katsetavad Solar Eagle'i juba tootmiseelsete prototüüpide näol.
Klassifitseerimata prototüüpidest kõige kaasaegsem on BAE ja Prismatic Ltd ühiselt välja töötatud pseudosatelliit-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, long-term high-height solar lennuk). Veebruaris 2020 lasti see esimest korda õhku Lõuna -Austraalias asuvates kuninglikes õhuväebaasides. Tiibadega lendav päikesepaneel on võimeline ronima 21 kilomeetrit ja kandma kuni 15 kilogrammi kasulikku koormust. Kõrglennukite droonide standardite järgi on PHASA-35-l väike 35-meetrine tiivaulatus ja see on mõeldud, nagu arendajad ise kirjutavad, jälgimiseks, suhtlemiseks ja turvalisuseks. Pseudosatelliidi esialgne ja peamine tee on aga lahingutöö. Sellega seoses kommenteeris BAE Systemsi tehniline direktor Ian Muldoney pärast esimese lennu tulemusi järgmist:
See on silmapaistev varane tulemus ja näitab tempot, mida on võimalik saavutada, kui ühendame Briti parimad võimalused. Üleminek disainilt lennule vähem kui kahe aasta (20 kuu) jooksul näitab, et suudame vastata väljakutsele, mille Ühendkuningriigi valitsus on tööstusele esitanud järgmise kümnendi jooksul tulevase õhutõrjesüsteemi ülesehitamiseks.
Selle aasta lõpuks oli plaanis testid lõpule viia ja 12 kuu pärast esimesed seeriaautod kliendile üle anda. Kuid pandeemia teeb muidugi kindlaksmääratud aja jooksul oma kohandused.
Nüüd kasvab huvi selliste kõrgmäestiku droonide vastu pidevalt ja arenduspiirkonna laienemine on selle tõestuseks. Lisaks Hiina, India, Taiwani ja Lõuna-Korea edule tegelevad pseudosatelliitide projekteerimisega Venemaa disainibürood. Esimene kodumaine eksperimentaalne kõrgdroon töötati välja S. A. Lavochkin ja kutsus LA-251 "Aist". Seda esitleti esmakordselt armee-2016 foorumil. Droon on valmistatud vastavalt tavapärasele aerodünaamilisele disainile ja on vabalt kaasaskantav monoplaan, mille tiivaulatus on 16 m ja mass umbes 145 kg. Monoplaanil on kaks tagapoomi, neli 3 kW mootorit ja see on varustatud 240 Ah akuga. Lennukõrgus kuni 12 tuhat meetrit, kestus kuni 72 tundi. Töötatakse välja suurem "Aist", mille tiibade siruulatus on 23 meetrit ja kandevõime 25 kg. Selline pseudosatelliit tõuseb juba 18 kilomeetrit ja võib õhus püsida mitu päeva. Kujunduse kergendamise huvides jäeti lennukile üks tala ja mootorite arvu vähendati neljalt kahele. Kodumaise pseudosatelliitide teema edasiarendamist takistab tehnoloogiate puudumine liitium-väävli patareide tootmiseks, mille konkreetne energiavõimsus on 400–600 Wh / kg. Lisaks vajame päikesepaneele, mille erikaal on 0,32 kg / m2 kasuteguriga vähemalt 20%. Sellest sõltub paljuski see, kas Venemaa suudab vähendada olemasolevat lõhet maailma liidritega. Sellise tohutu territooriumiga ei saa meie riik tulevikus lihtsalt ilma selliste pseudosatelliitideta hakkama.
