Povoljan ugao 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 zgodan za tajno promatranje. Prvo, zrakoplovi na takvim visinama mogu pregledati područje koje se može usporediti s teritorijima Afganistana ili Sirije, a u isto vrijeme dugo patrolirati nad jednom teritorijom. U isto vrijeme, satelit u orbiti preskače teren prilično brzo, često nemajući vremena za snimanje važnih objekata i procesa. Drugo, sistemi protivvazdušne odbrane na kopnu još nisu dizajnirani za traženje i uništavanje takvih izviđačkih aviona male veličine i visine. Prema proračunima, efektivna površina 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 bespilotnih letjelica do sada razvijenih za takve visine izgrađene su na bazi solarnih ćelija i baterija. Na visinama od nekoliko desetina kilometara, solarna energija se "apsorbira" mnogo učinkovitije, što krilnoj mašini omogućava ne samo napajanje elektromotora, već i skladištenje energije u baterijama. Noću bespilotne letjelice koriste ono što skladište danju; u zoru se ciklus ponavlja. Ispostavilo se da je to vrsta vječnog stroja za kretanje koji omogućava mašinama da lete od nekoliko dana do nekoliko godina na visinama do 30 kilometara. Na primjer, ako jedan takav pseudo-satelit zamijeni poznatog Global Hawka, tada će sam operater uštedjeti oko 2000 tona goriva godišnje. Ovo ne uzima u obzir niže troškove i mnogo duže vrijeme rada. Međutim, svi ovi podaci su teoretski: do sada je rekord u trajanju leta takve opreme bio 26 dana. To je 2018. godine postigao evropski pseudo-satelit Airbus Zephyr.
U odnosu na klasične satelite, bespilotne letjelice na velikoj visini su prirodno mnogo jeftinije i bliže su Zemlji, što osigurava visokokvalitetno snimanje i posmatranje. Gore spomenuti Airbus Zephyr je 10 puta jeftiniji od Global Hawka i 100 puta jeftiniji od World View satelita. U ovom slučaju, pseudo-sateliti se nalaze ispod ionosfere, što povećava tačnost navigacije i određivanje lokacije izvora radio-emisije. Za razliku od satelita, zrakoplov je sposoban dugo lebdjeti nad objektom promatranja, poput orla, prateći sve promjene koje se događaju ispod.
Šta je koncept pseudo-satelita za stratosferski let? To je lagani kompozitni okvir s dobrim aerodinamičkim karakteristikama, opremljen visoko efikasnim 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 izuzetnom sporošću-do nekoliko desetina 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 efikasnih 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. Tokom nekoliko godina, projekat je više puta moderniziran; posljednji u nizu bio je Helios HP, čija su krila bila rastegnuta do 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 horizontalno leteće avione bez mlaznih motora. Zbog nesavršenih vodikovih gorivnih ćelija, Helios HP se srušio u zraku tokom drugog leta. Nisu se vratili ideji o njegovoj obnovi.
Drugi poznati model pseudo-satelita dvostruke namjene može se nazvati porodicom Zephyr iz britanskog QinetiQ-a, koji se pojavio na umjetnom horizontu 2003. godine. Nakon opsežnih testiranja i poboljšanja dizajna, projekt su 2013. kupili Airbus Defense and Space i razvili u dva glavna modela. Prvi ima raspon krila 25 m i uključuje: jedrilicu od ultra lakih karbonskih vlakana, solarne ploče izrađene od amorfnog silicija kompanije United Solar Ovonic, litij-sumporne baterije (3 kWh) kompanije Sion Power, 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 sa dvije repne grane i povećanim rasponom krila (sa 25 m na 33 m). Ovaj dizajn omogućava podizanje četiri puta korisnog tereta (težine 20 kg, dovoljno za smještaj radarske stanice 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 aviona otkriven je u punom sjaju - njegova velika osjetljivost na meteorološke uslove tokom polijetanja i slijetanja. Na radnim visinama od mnogo kilometara, pseudo-sateliti se ne plaše padavina i vjetra, ali se pri tlu osjećaju neugodno.
DARPA također nije ostao podalje od tako obećavajuće teme, a krajem 2000-ih pokrenuo je program VULTURE (Vrlo velika nadmorska visina, Ultra izdržljivost, Loitering Theatre Element-super-visoki sistem posmatranja sa ultra-dugim lutanjem nad pozornicom operacija). Prvorođenče je bio pseudo satelit Solar Eagle, koji je stvorio Boeing Phantom Works zajedno sa kompanijama QinetiQ i Venza Power Systems. Ovaj gigant 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 avion na velikoj nadmorskoj visini). U februaru 2020. godine prvi put je lansiran u vazduh u Kraljevskoj vazduhoplovnoj bazi u Južnoj Australiji. Leteći solarni panel s krilima može se popeti na 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 sami programeri pišu, 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 se možemo suočiti s izazovom koji je britanska vlada stavila pred industriju da izgradi budući zračni borbeni sistem u sljedećoj deceniji.
Planirano je da se do kraja ove godine završe ispitivanja i, nakon 12 mjeseci, prva serijska vozila prebaci 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 za to. 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 je napravljena prema normalnom aerodinamičkom dizajnu i predstavlja slobodnokrilni monoplan 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 hiljada 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, avionu je ostao jedan snop, a broj motora smanjen je sa četiri na dva. Dalji razvoj domaće teme o pseudosatelitima ometa nedostatak tehnologije za proizvodnju litijum-sumpornih baterija sa specifičnom izlaznom energijom od 400–600 Wh / kg. Osim toga, potrebni su nam solarni paneli specifične težine 0,32 kg / m2 sa efikasnošću od najmanje 20%. U mnogo čemu od ovoga ovisi hoće li Rusija uspjeti smanjiti postojeći jaz sa svjetskim liderima. S tako ogromnom teritorijom, naša zemlja jednostavno ne može u budućnosti bez takvih pseudo-satelita.
