زاویه دید مطلوب
ارتفاعات استراتوسفری به ترتیب 18 تا 30 کیلومتر توسط انسانها تسلط ضعیفی دارد. در این نوع هواپیماهای "نزدیک به فضا" به ندرت گرفته می شود و هیچ فضاپیمایی در آنجا وجود ندارد. اما چنین لایه ای در لایه هوای زمین برای مشاهده پنهان بسیار مناسب است. اولا ، هواپیماها در چنین ارتفاعاتی می توانند منطقه ای مشابه مناطق افغانستان یا سوریه را مورد بررسی قرار دهند و در عین حال به مدت طولانی در یک منطقه گشت بزنند. در عین حال ، ماهواره در حال گردش زمین را به سرعت می پیماید و اغلب وقت کافی برای گرفتن اجسام و فرایندهای مهم را ندارد. ثانیاً ، سیستم های پدافند هوایی زمینی هنوز برای جستجو و انهدام چنین هواپیماهای جاسوسی کوچک و ارتفاع بالا طراحی نشده اند. بر اساس محاسبات ، منطقه پراکندگی موثر می تواند به 0.01 متر برسد2… البته ، با ظهور گسترده چنین ماهواره های شبه در آسمان ، پدافند هوایی راه حل هایی برای رهگیری پیدا می کند ، اما هزینه تخریب می تواند گران باشد. هواپیماهای بدون سرنشین ارتفاع بالا علاوه بر شناسایی می توانند ارتباطات و ناوبری را نیز ارائه دهند.
اکثر هواپیماهای بدون سرنشین که تاکنون طراحی شده اند و برای چنین ارتفاعات طراحی شده اند ، بر اساس سلول های خورشیدی و باتری ها ساخته شده اند. در ارتفاعات چند ده کیلومتری ، انرژی خورشیدی بسیار کارآمدتر "جذب" می شود ، که به ماشین بالدار اجازه می دهد نه تنها موتورهای الکتریکی را تغذیه کند ، بلکه انرژی را در باتری ذخیره می کند. در شب ، هواپیماهای بدون سرنشین از آنچه در روز ذخیره می کنند استفاده می کنند ؛ در سحر ، چرخه تکرار می شود. به نظر می رسد یک ماشین حرکت دائمی است که به ماشین ها اجازه می دهد از چند روز تا چند سال در ارتفاعات تا 30 کیلومتر پرواز کنند. به عنوان مثال ، اگر یکی از ماهواره های شبه جایگزین معروف Global Hawk شود ، در این صورت اپراتور به تنهایی حدود 2000 تن سوخت در سال صرفه جویی می کند. این امر هزینه کمتر و زمان عملیاتی طولانی تر را در نظر نمی گیرد. با این حال ، تمام این اطلاعات نظری است: تا کنون ، رکورد مدت زمان پرواز چنین تجهیزاتی 26 روز است. این امر در سال 2018 توسط شبه ماهواره اروپایی ایرباس زفیر محقق شد.
در مقایسه با ماهواره های کلاسیک ، هواپیماهای بدون سرنشین با ارتفاع بالا به طور طبیعی بسیار ارزان تر هستند و به زمین نزدیکتر هستند ، که این امر باعث می شود عکسبرداری و رصد با کیفیت بالا انجام شود. ایرباس زفیر فوق الذکر 10 برابر ارزانتر از Global Hawk و 100 برابر ارزان تر از ماهواره های World View است. در این مورد ، شبه ماهواره ها در زیر یونوسفر قرار دارند ، که باعث افزایش دقت ناوبری و تعیین محل منابع انتشار رادیویی می شود. برخلاف ماهواره ، هواپیما قادر است برای مدت طولانی مانند یک عقاب بر فراز شیء مورد نظر معلق بماند و همه تغییرات زیر را ردیابی کند.
مفهوم شبه ماهواره برای پرواز استراتوسفر چیست؟ این یک چارچوب کامپوزیت سبک وزن با ویژگی های آیرودینامیکی خوب ، مجهز به صفحات خورشیدی بسیار کارآمد ، باتری ها و سلول های سوختی است. علاوه بر این ، موتورهای الکتریکی بسیار کارآمد ، دستگاههای کنترل سبک وزن با مصرف انرژی کم ، قادر به واکنش سریع و مستقل در شرایط اضطراری در پرواز هستند. چنین وسایل نقلیه با ارتفاع زیاد با ظرفیت حمل کم (حداکثر 100-200 کیلوگرم) و کندی شدید-حداکثر چند ده کیلومتر در ساعت متمایز می شوند. اولین مورد در دهه 1980 در ایالات متحده ظاهر شد.
پرواز صفحات خورشیدی
شبه ماهواره های آزمایشی برنامه HALSOL اولین دستگاه ها در ایالات متحده بودند.به دلیل عقب ماندگی ابتدایی در فناوری ، هیچ چیز منطقی از آنها به دست نیامد: هیچ باتری بزرگ یا سلول خورشیدی کارآمد وجود نداشت. پروژه بسته شد ، اما ظاهر نمونه های اولیه طبقه بندی نشد و ابتکار به ناسا منتقل شد. متخصصان آن Pathfinder خود را در 1994 ارائه کردند ، که در واقع به استاندارد طلایی شبه ماهواره های آینده تبدیل شد. این دستگاه دارای طول بال 29.5 متر ، وزن برخاست 252 کیلوگرم و ارتفاع 22.5 کیلومتر بود. در طول چندین سال ، این پروژه بارها مدرن شده است. آخرین در این سری Helios HP بود ، بالهای آن تا 75 متر کشیده شده بود ، وزن برخاست تا 2.3 تن بود. این دستگاه در یکی از نسل ها توانست تا 29،524 متر صعود کند - رکورد هواپیمای بدون افکت بدون موتور جت در پرواز افقی. به دلیل ناقص بودن پیل های سوختی هیدروژنی ، Helios HP در پرواز دوم در هوا سقوط کرد. آنها به ایده مرمت آن بازنگشتند.
دومین مدل شناخته شده یک ماهواره شبه دو منظوره را می توان خانواده Zephyr از بریتانیایی QinetiQ نامید که در سال 2003 در افق مصنوعی ظاهر شد. پس از آزمایش های گسترده و بهبود طراحی ، این پروژه در سال 2013 توسط ایرباس دفنس و اسپیس خریداری شد و در دو مدل اصلی توسعه یافت. اولی دارای بال 25 متر است و شامل: یک گلایدر ساخته شده از فیبر کربن فوق سبک ، پنل های خورشیدی ساخته شده از سیلیکون بی شکل از United Solar Ovonic ، باتری های لیتیوم گوگرد (3 کیلووات ساعت) از Sion Power ، یک خلبان خودکار و یک شارژر از QinetiQ. پانل های خورشیدی تا 1.5 کیلووات برق تولید می کنند که برای یک پرواز شبانه روزی در ارتفاع 18 کیلومتری کافی است. شبه ماهواره دوم بزرگتر ، Zephyr T با دو بوم دم و افزایش طول بال (از 25 متر به 33 متر) بود. این طراحی اجازه می دهد تا چهار برابر بار (وزن 20 کیلوگرم ، برای قرار دادن یک ایستگاه راداری در ارتفاع 19،500 متری) بلند شود.
Zephyr قبلاً توسط ارتش بریتانیای کبیر و ایالات متحده در مقادیر واحد قرارداد بسته شده است. آنها هنوز وقت نداشتند که خود را به طور کامل به سربازان عادت دهند ، در مارس 2019 یکی از آنها در نزدیکی کارخانه مونتاژ در فارنبرو ، همپشایر سقوط کرد. در این حادثه ، اشکال اصلی چنین هواپیماهایی در شکوه کامل آشکار شد - حساسیت بالای آن به شرایط هواشناسی در هنگام برخاستن و فرود آمدن. در ارتفاعات بسیار کیلومتری ، شبه ماهواره ها از بارش و باد نمی ترسند ، اما در زمین احساس ناراحتی می کنند.
DARPA همچنین از چنین موضوع امیدوار کننده ای دور نماند و در اواخر دهه 2000 برنامه VULTURE (ارتفاع بسیار بالا ، فوق العاده ، استقرار ، عنصر تئاتر Loitering-یک سیستم مشاهده فوق العاده بالا با لول زدن بسیار طولانی در تئاتر عملیات) را آغاز کرد. اولین فرزند ماهواره شبه عقاب خورشیدی بود که توسط Boeing Phantom Works و در کنار QinetiQ و Venza Power Systems ایجاد شد. این غول دارای طول بال 120 متر ، باتری های لیتیوم-گوگرد ، هشت موتور است که هم از صفحات خورشیدی و هم از سلول های هیدروژنی استفاده می کند. در حال حاضر ، آمریکایی ها این پروژه را طبقه بندی کرده اند و به احتمال زیاد در حال آزمایش عقاب خورشیدی در قالب نمونه های اولیه پیش تولید هستند.
مدرن ترین نمونه اولیه طبقه بندی نشده ، یک ماهواره شبه است که به طور مشترک توسط BAE و Prismatic Ltd توسعه یافته است-PHASA-35 (هواپیمای خورشیدی پایدار با ارتفاع زیاد ، هواپیماهای خورشیدی بلند مدت بلند). در فوریه 2020 ، برای اولین بار در پایگاه نیروی هوایی سلطنتی در جنوب استرالیا به هوا پرتاب شد. یک پنل خورشیدی پرنده با بال قادر به صعود 21 کیلومتر و حمل بار تا وزن 15 کیلوگرم است. طبق استانداردهای هواپیماهای بدون سرنشین ارتفاع بالا ، PHASA-35 دارای طول بال 35 متر کوچک است و همانطور که خود توسعه دهندگان می نویسند برای نظارت ، ارتباطات و امنیت در نظر گرفته شده است. با این حال ، مسیر اولیه و اصلی شبه ماهواره کار رزمی خواهد بود. در این رابطه ، پس از نتایج اولین پرواز ، یان مولدونی ، مدیر فنی BAE Systems ، اظهار داشت:
این یک نتیجه برجسته اولیه است و نشان می دهد که وقتی می توان بهترین قابلیت های بریتانیا را ترکیب کرد ، می توان به آن دست یافت.انتقال از طراحی به پرواز در کمتر از دو سال (20 ماه) نشان می دهد که ما می توانیم با چالشی که دولت انگلستان در دهه آینده برای ساختن سیستم جنگ هوایی آینده در پیش روی صنعت قرار داده است ، پیش برویم.
تا پایان سال جاری ، برنامه ریزی شده بود تا آزمایش ها به پایان برسد و پس از 12 ماه ، اولین خودروهای تولیدی به مشتری منتقل شود. اما همه گیری ، البته ، تنظیمات خاص خود را در بازه زمانی مشخص انجام می دهد.
در حال حاضر علاقه مستمر به چنین هواپیماهای بدون سرنشین در ارتفاع زیاد وجود دارد و گسترش منطقه توسعه گواه این امر است. علاوه بر موفقیت های چین ، هند ، تایوان و کره جنوبی ، دفاتر طراحی روسیه در طراحی ماهواره های شبه نقش دارند. اولین هواپیمای بدون سرنشین آزمایشی داخلی در ارتفاع بالا در S. A. لاوچکین و LA-251 را "Aist" نامید. این برای اولین بار در انجمن ارتش -2016 ارائه شد. این هواپیمای بدون سرنشین مطابق طراحی معمول آیرودینامیکی ساخته شده است و یک هواپیمای تک نفره حمل رایگان با طول بال 16 متر و جرم حدود 145 کیلوگرم است. مونوپلن دارای دو بوم دم ، چهار موتور 3 کیلووات و مجهز به باتری 240 Ah است. ارتفاع پرواز تا 12 هزار متر ، مدت زمان تا 72 ساعت. یک "Aist" بزرگتر با طول بال 23 متر و بار 25 کیلوگرم در حال توسعه است. چنین ماهواره شبه ای در حال حاضر 18 کیلومتر بلند می شود و می تواند چند روز در هوا بماند. به منظور روشن شدن طرح ، هواپیما با یک پرتو قرار گرفت و تعداد موتورها از چهار به دو کاهش یافت. توسعه بیشتر موضوع داخلی شبه ماهواره ها به دلیل عدم وجود فناوری برای تولید باتری های لیتیوم گوگرد با خروجی انرژی خاص 400-600 وات بر کیلوگرم مانع می شود. علاوه بر این ، ما به صفحات خورشیدی با وزن مخصوص 0.32 کیلوگرم بر متر نیاز داریم2 با بازده حداقل 20. از بسیاری جهات به این بستگی دارد که آیا روسیه قادر خواهد بود فاصله موجود با رهبران جهان را کاهش دهد یا خیر. با چنین سرزمین عظیمی ، کشور ما در آینده نمی تواند بدون چنین ماهواره های شبه انجام دهد.
