Ugoden kot gledanja
Stratosferske višine reda 18-30 kilometrov ljudje slabo obvladajo. V tovrstnem "vesolju" letala jemljejo redko in tam ni vesoljskih plovil. Toda tak sloj v zračni plasti Zemlje je zelo primeren za prikrito opazovanje. Prvič, letala na takšnih nadmorskih višinah lahko pregledajo območje, ki je primerljivo z ozemlji Afganistana ali Sirije, in hkrati dolgo časa patruljirajo nad enim ozemljem. Hkrati satelit v orbiti precej hitro preskoči teren in pogosto nima časa za zajemanje pomembnih predmetov in procesov. Drugič, zemeljski zračni obrambni sistemi še niso zasnovani za iskanje in uničenje tako majhnih in višinskih izvidniških letal. Po izračunih lahko učinkovito območje razprševanja doseže 0,01 m2… Seveda bo zračna obramba z množičnim pojavljanjem takšnih psevdo satelitov na nebu našla rešitve za prestrezanje, vendar so stroški uničenja lahko previsoki. Poleg izvidništva lahko višinski brezpilotni letali zagotavljajo komunikacijo in navigacijo.
Večina doslej razvitih brezpilotnih letal, zasnovanih za take višine, je zgrajenih na osnovi sončnih celic in baterij. Na višinah nekaj deset kilometrov se sončna energija "absorbira" veliko učinkoviteje, kar omogoča krilatemu stroju ne le napajanje elektromotorjev, temveč tudi shranjevanje energije v baterijah. Ponoči droni uporabljajo tisto, kar shranijo podnevi; ob zori se cikel ponovi. Izkazalo se je za nekakšen stroj za večno gibanje, ki omogoča letenje strojev od nekaj dni do več let na višinah do 30 kilometrov. Če na primer en tak psevdo-satelit nadomesti slavnega Global Hawka, bo operater letno prihranil približno 2000 ton goriva. To ne upošteva nižjih stroškov in veliko daljšega časa delovanja. Vse te informacije pa so teoretične: doslej je rekord v trajanju leta take opreme 26 dni. To je leta 2018 dosegel evropski psevdo-satelit Airbus Zephyr.
V primerjavi s klasičnimi sateliti so višinski brezpilotni letali seveda veliko cenejši in so bližje Zemlji, kar zagotavlja visoko kakovost snemanja in opazovanja. Omenjeni Airbus Zephyr je 10 -krat cenejši od Global Hawka in 100 -krat cenejši od satelitov World View. V tem primeru se psevdo-sateliti nahajajo pod ionosfero, kar poveča natančnost navigacije in določanje lokacije virov radijskih emisij. Za razliko od satelita lahko letalo dolgo časa lebdi nad objektom opazovanja, kot orel, in sledi vsem spodnjim spremembam.
Kakšen je koncept psevdo-satelita za stratosferski let? To je lahek sestavljen letalski okvir z dobrimi aerodinamičnimi lastnostmi, opremljen z visoko učinkovitimi sončnimi kolektorji, akumulatorji in gorivnimi celicami. Poleg tega so potrebni zelo učinkoviti elektromotorji, lahke krmilne naprave z nizko porabo energije, ki se lahko hitro in neodvisno odzovejo na izredne razmere med letom. Takšna višinska vozila se odlikujejo po nizki nosilnosti (do 100-200 kilogramov) in izjemni počasnosti-do nekaj deset kilometrov na uro. Prvi od teh se je pojavil v osemdesetih letih prejšnjega stoletja v ZDA.
Leteče sončne celice
Eksperimentalni psevdo-sateliti programa HALSOL so bili prvi med tovrstnimi napravami v ZDA. Zaradi elementarnega zaostanka v tehnologiji ni prišlo do nič pametnega: ni bilo kapacitivnih baterij ali učinkovitih sončnih celic. Projekt je bil zaprt, videz prototipov pa ni bil odstranjen, zato je pobuda prešla na Naso. Njegovi strokovnjaki so leta 1994 predstavili svoj Pathfinder, ki je pravzaprav postal zlati standard za prihodnje psevdo-satelite. Naprava je imela razpon kril 29,5 metra, vzletno maso 252 kilogramov in nadmorsko višino 22,5 kilometra. V nekaj letih je bil projekt večkrat posodobljen; zadnji v seriji je bil Helios HP, katerega krila so bila raztegnjena do 75 metrov, vzletna teža se je ujela do 2,3 tone. Ta naprava se je v eni izmed generacij lahko povzpela na 29.524 metrov - rekord za vodoravno leteča letala brez reaktivnih motorjev. Zaradi nepopolnih vodikovih gorivnih celic se je Helios HP med drugim letom zrušil v zraku. Niso se vrnili k ideji o njeni obnovi.
Drugi znani model dvonamenskega psevdo-satelita lahko imenujemo družina Zephyr iz britanskega QinetiQ, ki se je na umetnem obzorju pojavila leta 2003. Po obsežnih testiranjih in izboljšavah oblikovanja je projekt leta 2013 kupila družba Airbus Defense and Space in ga razvila v dva glavna modela. Prvi ima razpon kril 25 m in vključuje: jadralno letalo iz ultra lahkih ogljikovih vlaken, sončne celice iz amorfnega silicija iz podjetja United Solar Ovonic, litij-žveplove baterije (3 kWh) podjetja Sion Power, avtopilot in polnilnik iz QinetiQ. Sončni kolektorji proizvedejo do 1,5 kW električne energije, kar je dovolj za 24-urni let na nadmorski višini 18 km. Drugi, večji psevdosatelit je bil Zephyr T z dvema repnima nosilcema in povečanim razponom kril (s 25 m na 33 m). Ta zasnova omogoča štirikratno dvigovanje nosilnosti (tehta 20 kg, kar zadostuje za namestitev radarske postaje na nadmorski višini 19.500 m).
Vojski Velike Britanije in ZDA so v enotnih količinah že sklenile pogodbo z Zephyrjem. Niso imeli še časa, da bi se povsem navadili na čete, ko se je marca 2019 eden izmed njih zrušil v bližini montažne tovarne v Farnboroughu v Hampshireu. V tej nesreči se je v polnem sijaju razkrila glavna pomanjkljivost takšnih letal - njegova velika občutljivost na meteorološke razmere med vzletom in pristankom. Na delovnih višinah več kilometrov se psevdo-sateliti ne bojijo padavin in vetra, vendar se pri tleh počutijo neprijetno.
DARPA se prav tako ni izogibal tako obetavni temi in je v poznih 2000-ih začel program VULTURE (Zelo velika nadmorska višina, ultra vzdržljivost, Loitering Theatre Element-super visok sistem opazovanja z ultra dolgim bivanjem nad gledališčem operacij). Prvorojenec je bil psevdo satelit Solar Eagle, ki ga je ustvarila družba Boeing Phantom Works v povezavi s podjetjema QinetiQ in Venza Power Systems. Ta velikan ima razpon kril 120 metrov, litij-žveplove baterije, osem motorjev, ki jih poganjajo sončne celice in vodikove celice. Trenutno so Američani projekt razvrstili in najverjetneje Solar Eagle že preizkušajo v obliki predprodukcijskih prototipov.
Najmodernejši od nerazvrščenih prototipov je psevdo-satelit, ki sta ga skupaj razvila BAE in Prismatic Ltd-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, dolgoročno solarno letalo na visoki nadmorski višini). Februarja 2020 je bil prvič izstreljen v zrak v kraljevi letalski bazi v Južni Avstraliji. Leteča sončna plošča s krili se lahko povzpne na 21 kilometrov in nosi tovor, ki tehta do 15 kilogramov. Po standardih višinskih brezpilotnih letal ima PHASA-35 majhen razpon kril 35 metrov in je, kot pišejo sami razvijalci, namenjen spremljanju, komunikaciji in varnosti. Vendar bo začetna in glavna pot psevdo-satelita bojno delo. V zvezi s tem je po rezultatih prvega leta Ian Muldoney, tehnični direktor podjetja BAE Systems, komentiral:
To je izjemen zgodnji rezultat in dokazuje tempo, ki ga lahko dosežemo, če združimo najboljše britanske zmogljivosti. Prehod z načrtovanja na let v manj kot dveh letih (20 mesecev) kaže, da lahko kosmo izzivu, ki ga je britanska vlada postavila pred industrijo za izgradnjo prihodnjega sistema zračnih bojev v naslednjem desetletju.
Do konca letošnjega leta je bilo načrtovano zaključiti preskuse in po 12 mesecih prva serijska vozila prenesti na kupca. Pandemija se bo seveda v določenem časovnem okviru sama prilagodila.
Zanimanje za takšne nadmorske višine brezpilotnih letal je v stalnem porastu in širitev razvojnega območja je dokaz tega. Poleg uspehov Kitajske, Indije, Tajvana in Južne Koreje se pri oblikovanju psevdo-satelitov ukvarjajo ruski oblikovalski biroji. Prvi domači eksperimentalni nadmorska višina je bil razvit v S. A. Lavochkin in imenovan LA-251 "Aist". Prvič je bil predstavljen na forumu Army-2016. Dron je izdelan v skladu z običajno aerodinamično zasnovo in je prostonosno enokrilno letalo s razponom kril 16 m in maso približno 145 kg. Enoplan ima dve repni roki, štiri motorje po 3 kW in je opremljen z 240 Ah baterijo. Višina letenja do 12 tisoč metrov, trajanje do 72 ur. Razvija se večji "Aist" z razponom kril 23 metrov in nosilnostjo 25 kg. Takšen psevdosatelit se že dvigne 18 kilometrov in lahko ostane v zraku več dni. Zaradi poenostavitve zasnove je letalo pustilo en žarek, število motorjev pa se je zmanjšalo s štirih na dva. Nadaljnji razvoj domače teme psevdosatelitov ovira pomanjkanje tehnologij za proizvodnjo litij-žveplovih baterij s specifično močjo 400–600 Wh / kg. Poleg tega potrebujemo sončne celice s specifično težo 0,32 kg / m2 z izkoristkom najmanj 20%. V mnogih pogledih je od tega odvisno, ali bo Rusiji uspelo zmanjšati obstoječo vrzel s svetovnimi voditelji. S tako velikim ozemljem naša država v prihodnosti preprosto ne more brez takšnih psevdo satelitov.
