Povoljan kut gledanja
Stratosferske visine reda 18-30 kilometara ljudi slabo savladavaju. U ovoj vrsti "bliskog svemira" avioni se rijetko uzimaju, a tamo nema svemirskih letjelica. Ali takav sloj u zračnom sloju Zemlje vrlo je prikladan za tajno promatranje. Prvo, zrakoplovi na takvim visinama mogu pregledavati područje usporedivo s teritorijima Afganistana ili Sirije, a u isto vrijeme dugo patrolirati nad jednim teritorijom. Istodobno, satelit u orbiti preskače teren prilično brzo, često nemajući vremena za snimanje važnih objekata i procesa. Drugo, sustavi protuzračne obrane na kopnu još nisu projektirani za traženje i uništavanje takvih izviđačkih zrakoplova male veličine i visine. Prema izračunima, učinkovito područje raspršenja može doseći 0,01 m2… Naravno, s masovnom pojavom takvih pseudo-satelita na nebu, protuzračna obrana će pronaći rješenja za presretanje, ali troškovi uništenja mogu biti preveliki. Osim izviđanja, bespilotne letjelice na velikoj visini mogu pružiti komunikaciju i navigaciju.
Većina do sada razvijenih bespilotnih letjelica, projektiranih za takve visine, izgrađene su na temelju solarnih ćelija i baterija. Na visinama od nekoliko desetaka kilometara, solarna energija se "apsorbira" mnogo učinkovitije, što krilnom stroju omogućuje ne samo napajanje elektromotora, već i skladištenje energije u baterijama. Noću bespilotne letjelice koriste ono što skladište danju; u zoru se ciklus ponavlja. Ispada neka vrsta stroja za vječno kretanje koji omogućuje letjelicama od nekoliko dana do nekoliko godina na visinama do 30 kilometara. Na primjer, ako jedan takav pseudo-satelit zamijeni slavnog Global Hawka, tada će sam operater uštedjeti oko 2000 tona goriva godišnje. To ne uzima u obzir niže troškove i mnogo duže vrijeme rada. Međutim, svi su ti podaci teoretski: do sada je rekord u trajanju leta takve opreme 26 dana. To je 2018. godine postigao europski pseudo-satelit Airbus Zephyr.
U usporedbi s klasičnim satelitima, bespilotne letjelice na velikoj visini prirodno su mnogo jeftinije i bliže su Zemlji, što osigurava visokokvalitetno snimanje i promatranje. Spomenuti Airbus Zephyr 10 je puta jeftiniji od Global Hawka i 100 puta jeftiniji od satelita World View. U ovom slučaju, pseudo-sateliti se nalaze ispod ionosfere, što povećava točnost navigacije i određivanje lokacije izvora radio emisije. Za razliku od satelita, zrakoplov je sposoban dugo lebdjeti iznad objekta promatranja, poput orla, prateći sve promjene koje se događaju ispod.
Što je koncept pseudo-satelita za stratosferski let? To je lagani kompozitni okvir s dobrim aerodinamičkim karakteristikama, opremljen visoko učinkovitim solarnim panelima, akumulatorima i gorivim ćelijama. Osim toga, potrebni su visoko učinkoviti elektromotori, lagani upravljački uređaji s niskom potrošnjom energije, sposobni za brzo i neovisno reagiranje na hitne situacije u letu. Takva se visinska vozila odlikuju malom nosivošću (do 100-200 kilograma) i iznimnom sporošću-do nekoliko desetaka kilometara na sat. Prvi od njih pojavio se 1980 -ih u Sjedinjenim Državama.
Leteći solarni paneli
Eksperimentalni pseudo-sateliti programa HALSOL bili su prvi među takvim uređajima u Sjedinjenim Državama. Ništa elementarno nije došlo od njih zbog elementarnog zaostajanja u tehnologiji: nije bilo prostranih baterija niti učinkovitih solarnih ćelija. Projekt je zatvoren, ali izgled prototipova nije deklasificiran, a inicijativa je prešla na NASA -u. Njegovi stručnjaci predstavili su svoj Pathfinder 1994. godine, koji je zapravo postao zlatni standard za buduće pseudo-satelite. Uređaj je imao raspon krila 29,5 metara, uzletnu težinu 252 kilograma i visinu od 22,5 kilometara. Tijekom nekoliko godina projekt se više puta modernizirao; posljednji u nizu bio je Helios HP, čija su krila bila rastegnuta na 75 metara, uzletna težina uhvaćena je do 2,3 tone. Ovaj uređaj u jednoj od generacija uspio se popeti na 29.524 metra - rekord za vodoravno leteće zrakoplove bez mlaznih motora. Zbog nesavršenih vodikovih gorivnih ćelija, Helios HP se srušio u zraku tijekom drugog leta. Nisu se vratili ideji njegove obnove.
Drugi poznati model pseudo-satelita dvostruke namjene može se nazvati obitelji Zephyr iz britanskog QinetiQ-a, koji se pojavio na umjetnom horizontu 2003. godine. Nakon opsežnih testiranja i poboljšanja dizajna, projekt su 2013. kupili Airbus Defence and Space i razvili u dva glavna modela. Prvi ima raspon krila 25 m i uključuje: jedrilicu od ultra lakih ugljičnih vlakana, solarne ploče izrađene od amorfnog silicija iz United Solar Ovonica, litij-sumporne baterije (3 kWh) iz Sion Power-a, autopilot i punjač iz QinetiQ. Solarni paneli proizvode do 1,5 kW električne energije, što je dovoljno za 24-satni let na visini od 18 km. Drugi, veći pseudo-satelit bio je Zephyr T s dvije repne grane i povećanim rasponom krila (s 25 m na 33 m). Ovaj dizajn omogućuje podizanje četiri puta korisnog tereta (težine 20 kg, dovoljno za smještaj radarske postaje na nadmorskoj visini od 19.500 m).
Vojske Velike Britanije i Sjedinjenih Država već su ugovorile Zephyr u pojedinačnim količinama. Još nisu imali vremena potpuno se naviknuti na trupe, kada se u ožujku 2019. jedan od njih srušio u blizini montažnog pogona u Farnboroughu, Hampshire. U ovoj nesreći, glavni nedostatak takvih zrakoplova otkriven je u punom sjaju - njegova velika osjetljivost na meteorološke uvjete tijekom polijetanja i slijetanja. Na radnim visinama od mnogo kilometara pseudo-sateliti se ne boje oborina i vjetra, ali se pri tlu osjećaju neugodno.
DARPA također nije ostao podalje od tako obećavajuće teme te je krajem 2000-ih pokrenuo program VULTURE (Vrlo velika nadmorska visina, Ultra izdržljivost, Loitering Theatre Element-supervisok sustav promatranja s ultra dugim lutanjem nad kazalištem operacija). Prvorođeni je bio pseudo satelit Solar Eagle, koji je stvorio Boeing Phantom Works zajedno s QinetiQ -om i Venza Power Systemsom. Ovaj div ima raspon krila od 120 metara, litij-sumporne baterije, osam motora koje pokreću solarne ploče i vodikove ćelije. Trenutno su Amerikanci klasificirali projekt i, najvjerojatnije, već testiraju Solar Eagle u obliku predprodukcijskih prototipova.
Najmoderniji od nerazvrstanih prototipova je pseudo-satelit koji su zajedno razvili BAE i Prismatic Ltd-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, dugoročni solarni zrakoplov na visokim nadmorskim visinama). U veljači 2020. godine prvi put je lansiran u zrak u Kraljevskoj zrakoplovnoj bazi u Južnoj Australiji. Leteći solarni panel s krilima može se popeti 21 kilometar i nositi nosivost tešku do 15 kilograma. Prema standardima bespilotnih letjelica na visokim nadmorskim visinama, PHASA-35 ima mali raspon krila od 35 metara i namijenjen je, kako pišu sami programeri, za nadzor, komunikaciju i sigurnost. Međutim, početni i glavni put pseudo-satelita bit će borbeni rad. S tim u vezi, nakon rezultata prvog leta, Ian Muldoney, tehnički direktor BAE Systems, komentirao je:
Ovo je izvanredan rani rezultat i pokazuje tempo koji se može postići kombiniranjem najboljih britanskih sposobnosti. Prelazak s dizajna na let za manje od dvije godine (20 mjeseci) pokazuje da možemo doprijeti do izazova koje je britanska vlada stavila pred industriju za izgradnju budućeg sustava zračnih borbi u sljedećem desetljeću.
Do kraja ove godine bilo je planirano dovršiti ispitivanja i, nakon 12 mjeseci, prenijeti prva serijska vozila na kupca. No, pandemija će se, naravno, sama prilagoditi u navedenom vremenskom okviru.
Sada postoji stalni rast interesa za takve bespilotne letjelice na visokoj nadmorskoj visini, a proširenje razvojnog područja je dokaz tome. Osim uspjeha Kine, Indije, Tajvana i Južne Koreje, ruski dizajnerski biroi uključeni su u dizajn pseudo-satelita. Prvi domaći eksperimentalni visinski dron razvijen je u S. A. Lavochkin i nazvao LA-251 "Aist". Prvi put je predstavljen na forumu Army-2016. Bespilotna letjelica izrađena je prema uobičajenom aerodinamičkom dizajnu i monoplan je za slobodno nošenje s rasponom krila 16 m i masom od oko 145 kg. Monoplan ima dvije repne grane, četiri motora snage 3 kW i opremljen je baterijom od 240 Ah. Visina leta do 12 tisuća metara, trajanje do 72 sata. Razvija se veći "Aist" s rasponom krila od 23 metra i nosivosti 25 kg. Takav pseudo-satelit već se uzdiže 18 kilometara i može ostati u zraku nekoliko dana. Radi olakšavanja dizajna, zrakoplovu je ostao jedan snop, a broj motora smanjen je s četiri na dva. Daljnji razvoj domaće teme o pseudosatelitima ometa nedostatak tehnologije za proizvodnju litij-sumpornih baterija sa specifičnom izlaznom energijom od 400–600 Wh / kg. Osim toga, potrebni su nam solarni paneli specifične težine 0,32 kg / m2 s učinkovitošću od najmanje 20%. U mnogo čemu, o tome ovisi hoće li Rusija uspjeti smanjiti postojeći jaz sa svjetskim liderima. S tako ogromnim teritorijem, naša zemlja jednostavno ne može u budućnosti bez takvih pseudo-satelita.
