زاوية مشاهدة مواتية
ارتفاعات الستراتوسفير التي تتراوح بين 18 و 30 كيلومترًا لا يتقنها البشر بشكل جيد. في هذا النوع من الطائرات "القريبة من الفضاء" يتم أخذها بشكل غير منتظم ، ولا توجد مركبات فضائية هناك. لكن هذه الطبقة في الطبقة الهوائية للأرض ملائمة جدًا للمراقبة السرية. أولاً ، يمكن للطائرات على مثل هذه الارتفاعات مسح منطقة مماثلة لأراضي أفغانستان أو سوريا ، وفي نفس الوقت تقوم بدوريات فوق منطقة واحدة لفترة طويلة. في الوقت نفسه ، يتخطى القمر الصناعي الذي يدور الأرض التضاريس بسرعة كبيرة ، وغالبًا ما لا يكون لديه الوقت لالتقاط الأشياء والعمليات المهمة. ثانيًا ، لم يتم تصميم أنظمة الدفاع الجوي الأرضية بعد للبحث عن مثل هذه الطائرات الاستطلاعية صغيرة الحجم وعالية الارتفاع وتدميرها. وفقًا للحسابات ، يمكن أن تصل مساحة الانتثار الفعالة إلى 0.01 متر2… بالطبع ، مع الظهور الهائل لمثل هذه الأقمار الصناعية الزائفة في السماء ، سيجد الدفاع الجوي حلولًا للاعتراض ، لكن تكلفة التدمير يمكن أن تكون باهظة. بالإضافة إلى الاستطلاع ، يمكن للطائرات بدون طيار على ارتفاعات عالية توفير الاتصالات والملاحة.
تم تطوير معظم الطائرات بدون طيار التي تم تطويرها حتى الآن ، والمصممة لمثل هذه الارتفاعات ، على أساس الخلايا الشمسية والبطاريات. على ارتفاعات عدة عشرات من الكيلومترات ، يتم "امتصاص" الطاقة الشمسية بشكل أكثر كفاءة ، مما يسمح للآلة المجنحة ليس فقط بتشغيل المحركات الكهربائية ، ولكن أيضًا لتخزين الطاقة في البطاريات. في الليل ، تستخدم الطائرات بدون طيار ما تخزنه أثناء النهار ؛ وعند الفجر تتكرر الدورة. لقد اتضح أنها نوع من آلة الحركة الدائمة التي تسمح للآلات بالتحليق من عدة أيام إلى عدة سنوات على ارتفاعات تصل إلى 30 كيلومترًا. على سبيل المثال ، إذا حل أحد هذه الأقمار الصناعية الزائفة محل جلوبال هوك الشهير ، فإن المشغل وحده سيوفر حوالي 2000 طن من الوقود سنويًا. هذا لا يأخذ في الاعتبار التكلفة المنخفضة ووقت التشغيل الأطول بكثير. ومع ذلك ، فإن كل هذه المعلومات نظرية: حتى الآن ، سجل مدة طيران هذه المعدات هو 26 يومًا. تم تحقيق ذلك في عام 2018 بواسطة القمر الصناعي الأوروبي الزائف إيرباص زفير.
بالمقارنة مع الأقمار الصناعية الكلاسيكية ، فإن الطائرات بدون طيار على ارتفاعات عالية أرخص بكثير بطبيعة الحال وهي أقرب إلى الأرض ، مما يضمن التصوير والمراقبة بجودة عالية. إن طائرة إيرباص زفير المذكورة أعلاه أرخص 10 مرات من جلوبال هوك وأرخص 100 مرة من الأقمار الصناعية وورلد فيو. في هذه الحالة ، تقع الأقمار الصناعية الزائفة تحت طبقة الأيونوسفير ، مما يزيد من دقة الملاحة وتحديد موقع مصادر البث الراديوي. على عكس القمر الصناعي ، فإن الطائرة قادرة على التحليق فوق هدف المراقبة لفترة طويلة ، مثل النسر ، لتتبع جميع التغييرات التي تحدث أدناه.
ما هو مفهوم الساتل الزائف لرحلة الستراتوسفير؟ إنه هيكل طائرة مركب خفيف الوزن بخصائص ديناميكية هوائية جيدة ، ومجهز بألواح شمسية عالية الكفاءة ومراكم وخلايا وقود. بالإضافة إلى ذلك ، يلزم وجود محركات كهربائية عالية الكفاءة ، وأجهزة تحكم خفيفة الوزن ذات استهلاك منخفض للطاقة ، وقادرة على الاستجابة بشكل سريع ومستقل لحالات الطوارئ أثناء الطيران. تتميز هذه المركبات عالية الارتفاع بقدرتها الاستيعابية المنخفضة (حتى 100-200 كيلوغرام) والبطء الشديد - حتى عدة عشرات من الكيلومترات في الساعة. ظهر أولها في الثمانينيات في الولايات المتحدة.
الألواح الشمسية الطائرة
كانت الأقمار الصناعية الزائفة التجريبية لبرنامج HALSOL هي الأولى من بين هذه الأجهزة في الولايات المتحدة.لم يأتِ منهم شيء معقول بسبب التأخر الأولي في التكنولوجيا: لم تكن هناك بطاريات كبيرة أو خلايا شمسية فعالة. تم إغلاق المشروع ، ولكن لم يتم رفع السرية عن مظهر النماذج الأولية ، وتم تمرير المبادرة إلى وكالة ناسا. قدم المتخصصون التابعون لها الباثفايندر في عام 1994 ، والتي أصبحت في الواقع المعيار الذهبي للأقمار الصناعية الزائفة في المستقبل. يبلغ طول جناحي الجهاز 29.5 مترًا ووزن إقلاعه 252 كيلوجرامًا وارتفاعه 22.5 كيلومترًا. على مدار عدة سنوات ، تم تحديث المشروع بشكل متكرر ؛ كان آخرها في السلسلة هيليوس إتش بي ، التي امتدت أجنحتها إلى 75 مترًا ، وبلغ وزن الإقلاع 2.3 طنًا. كان هذا الجهاز في أحد الأجيال قادرًا على الصعود إلى 29.524 مترًا - وهو رقم قياسي للطائرات التي تحلق أفقيًا بدون محركات نفاثة. بسبب خلايا وقود الهيدروجين غير الكاملة ، انهارت هيليوس إتش بي في الهواء خلال الرحلة الثانية. لم يعودوا إلى فكرة ترميمه.
يمكن تسمية النموذج الثاني المعروف للقمر الصناعي الزائف ثنائي الغرض باسم عائلة Zephyr من QinetiQ البريطانية ، والتي ظهرت في الأفق الاصطناعي في عام 2003. بعد إجراء اختبارات مكثفة وتحسينات في التصميم ، تم شراء المشروع من قبل شركة Airbus Defense and Space في عام 2013 وتم تطويره إلى نموذجين رئيسيين. الأول يبلغ طول جناحيه 25 مترًا ويتضمن: طائرة شراعية مصنوعة من ألياف الكربون فائقة الخفة ، وألواح شمسية مصنوعة من السيليكون غير المتبلور من United Solar Ovonic ، وبطاريات ليثيوم كبريت (3 كيلو واط في الساعة) من Sion Power ، وطيار آلي وشاحن من QinetiQ. تولد الألواح الشمسية ما يصل إلى 1.5 كيلوواط من الكهرباء ، وهو ما يكفي لرحلة على مدار الساعة على ارتفاع 18 كم. كان القمر الصناعي الزائف الثاني والأكبر هو Zephyr T مع اثنين من أذرع الذيل وزيادة جناحيها (من 25 مترًا إلى 33 مترًا). يسمح هذا التصميم برفع أربعة أضعاف الحمولة (وزنها 20 كجم ، وهو ما يكفي لاستيعاب محطة رادار على ارتفاع 19500 م).
تم التعاقد مع زفير بالفعل من قبل جيوش بريطانيا العظمى والولايات المتحدة بكميات فردية. لم يكن لديهم الوقت الكافي لتعويد أنفسهم تمامًا على القوات ، عندما تحطم أحدهم في مارس 2019 بالقرب من مصنع تجميع في فارنبورو ، هامبشاير. في هذا الحادث ، تم الكشف عن العيب الرئيسي لهذه الطائرات بمجد كامل - حساسيتها العالية لظروف الأرصاد الجوية أثناء الإقلاع والهبوط. على ارتفاعات عدة كيلومترات ، لا تخشى الأقمار الصناعية الزائفة هطول الأمطار والرياح ، لكنها تشعر بعدم الارتياح على الأرض.
لم تبتعد DARPA أيضًا عن مثل هذا الموضوع الواعد ، وفي أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، بدأت برنامج VULTURE (ارتفاع عالٍ جدًا ، Ultraendurance ، Loitering Theatre Element - نظام مراقبة فائق الفائقة مع تسكع طويل جدًا فوق مسرح العمليات). كان المولود الأول هو القمر الصناعي الزائف Solar Eagle ، الذي أنشأته Boeing Phantom Works بالاشتراك مع QinetiQ و Venza Power Systems. يبلغ طول جناحي هذا العملاق 120 مترًا وبطاريات الليثيوم والكبريت وثمانية محركات تعمل بواسطة الألواح الشمسية وخلايا الهيدروجين. حاليًا ، صنف الأمريكيون المشروع ، وعلى الأرجح ، يختبرون بالفعل النسر الشمسي في شكل نماذج أولية قبل الإنتاج.
أحدث النماذج الأولية غير المصنفة هو قمر صناعي زائف تم تطويره بشكل مشترك من قبل BAE و Prismatic Ltd - PHASA-35 (طائرة شمسية عالية الارتفاع ثابتة وطائرة شمسية طويلة المدى على ارتفاعات عالية). في فبراير 2020 ، تم إطلاقه في الجو لأول مرة في قاعدة القوات الجوية الملكية في جنوب أستراليا. لوحة شمسية طائرة بأجنحة قادرة على تسلق 21 كيلومترًا وتحمل حمولة تصل إلى 15 كيلوجرامًا. وفقًا لمعايير الطائرات بدون طيار على ارتفاعات عالية ، فإن PHASA-35 يبلغ طول جناحيها 35 مترًا وهي مخصصة ، كما يكتب المطورون أنفسهم ، للمراقبة والتواصل والأمن. ومع ذلك ، فإن المسار الأولي والرئيسي للقمر الصناعي الزائف سيكون العمل القتالي. في هذا الصدد ، عقب نتائج الرحلة الأولى ، علق إيان مولدوني ، المدير الفني لشركة BAE Systems:
هذه نتيجة مبكرة رائعة وتوضح السرعة التي يمكن تحقيقها عندما نجمع بين أفضل القدرات البريطانية.يُظهر الانتقال من التصميم إلى الطيران في أقل من عامين (20 شهرًا) أنه يمكننا الارتقاء إلى مستوى التحدي الذي وضعته حكومة المملكة المتحدة أمام الصناعة لبناء نظام القتال الجوي المستقبلي خلال العقد المقبل.
بحلول نهاية هذا العام ، تم التخطيط لإكمال الاختبارات ، وبعد 12 شهرًا ، نقل أول مركبات الإنتاج إلى العميل. لكن الوباء ، بالطبع ، سيجري تعديلاته الخاصة ضمن الإطار الزمني المحدد.
الآن هناك نمو مطرد في الاهتمام بمثل هذه الطائرات بدون طيار على ارتفاعات عالية ، والتوسع في منطقة التطوير دليل على ذلك. بالإضافة إلى النجاحات التي حققتها الصين والهند وتايوان وكوريا الجنوبية ، تشارك مكاتب التصميم الروسية في تصميم الأقمار الصناعية الزائفة. تم تطوير أول طائرة بدون طيار تجريبية محلية على ارتفاعات عالية في S. A. Lavochkin وأطلق على LA-251 "Aist". تم تقديمه لأول مرة في منتدى Army-2016. تم تصنيع الطائرة بدون طيار وفقًا للتصميم الديناميكي الهوائي العادي وهي طائرة أحادية السطح حرة التحمل يبلغ طول جناحيها 16 مترًا وكتلة حوالي 145 كجم. تحتوي الطائرة أحادية السطح على ذراعان ذيلان ، وأربعة محركات بقدرة 3 كيلوواط ، ومجهزة ببطارية 240 أمبير في الساعة. ارتفاع طيران يصل إلى 12 ألف متر ، ومدة تصل إلى 72 ساعة. يتم تطوير "Aist" أكبر بجناحين يبلغ 23 مترًا وحمولة 25 كجم. يرتفع هذا القمر الصناعي الزائف بالفعل 18 كيلومترًا ويمكنه البقاء في الهواء لعدة أيام. من أجل تفتيح التصميم ، تركت الطائرة بشعاع واحد وتم تقليل عدد المحركات من أربعة إلى اثنين. يتم إعاقة التطوير الإضافي للموضوع المحلي للسواتل الزائفة بسبب الافتقار إلى التقنيات اللازمة لإنتاج بطاريات الليثيوم الكبريت بإنتاج طاقة محدد من 400 إلى 600 واط / كغم. بالإضافة إلى ذلك ، نحتاج إلى الألواح الشمسية ذات الثقل النوعي 0.32 كجم / م2 بكفاءة لا تقل عن 20٪. في كثير من النواحي ، يعتمد الأمر على ما إذا كانت روسيا ستكون قادرة على تقليص الفجوة القائمة مع زعماء العالم. مع هذه المساحة الشاسعة ، لا يمكن لبلدنا الاستغناء عن مثل هذه الأقمار الصناعية الزائفة في المستقبل.
