Priaznivý pozorovací uhol
Stratosférické výšky rádovo 18-30 kilometrov ľudia zle ovládajú. V tomto druhu „blízkeho vesmíru“sa lietadlá berú zriedka a neexistujú tam žiadne vesmírne lode. Takáto vrstva vo vzdušnej vrstve Zeme je však veľmi vhodná na skryté pozorovanie. Po prvé, lietadlá v takýchto výškach môžu skúmať oblasť porovnateľnú s územiami Afganistanu alebo Sýrie a zároveň dlho hliadkovať nad jedným územím. Družica na obežnej dráhe zároveň preskakuje terén pomerne rýchlo, často nemá čas na zachytenie dôležitých predmetov a procesov. Za druhé, pozemné systémy protivzdušnej obrany ešte nie sú navrhnuté na vyhľadávanie a ničenie takýchto malých a výškových prieskumných lietadiel. Podľa výpočtov môže účinná rozptylová plocha dosiahnuť 0,01 m2… Pri masívnom vzhľade takýchto pseudosatelitov na oblohe protivzdušná obrana nájde riešenia na zachytenie, ale náklady na zničenie môžu byť neúnosné. Okrem prieskumu môžu vysokohorské drony poskytovať komunikáciu a navigáciu.
Väčšina doteraz vyvinutých dronov, navrhnutých do takýchto výšok, je postavená na základe solárnych článkov a batérií. Vo výškach niekoľko desiatok kilometrov je slnečná energia „absorbovaná“oveľa efektívnejšie, čo umožňuje okrídlenému stroju nielen poháňať elektromotory, ale aj ukladať energiu do batérií. V noci drony využijú to, čo cez deň uložia; za úsvitu sa cyklus opakuje. Ukazuje sa to druh večného pohybového stroja, ktorý umožňuje strojom lietať od niekoľkých dní do niekoľkých rokov vo výškach až 30 kilometrov. Ak napríklad jeden taký pseudosatelit nahradí slávny Global Hawk, potom samotný operátor ušetrí asi 2 000 ton paliva ročne. Nezohľadňuje to nižšie náklady a oveľa dlhší prevádzkový čas. Všetky tieto informácie sú však teoretické: doteraz je rekord v trvaní letu takéhoto zariadenia 26 dní. To sa v roku 2018 podarilo európskemu pseudosatelitu Airbus Zephyr.
V porovnaní s klasickými satelitmi sú drony s vysokou nadmorskou výškou prirodzene oveľa lacnejšie a sú bližšie k Zemi, čo zaisťuje vysoko kvalitné snímanie a pozorovanie. Spomínaný Airbus Zephyr je 10 -krát lacnejší ako Global Hawk a 100 -krát lacnejší ako satelity World View. V tomto prípade sú pseudosatelity umiestnené pod ionosférou, čo zvyšuje presnosť navigácie a určovanie polohy zdrojov rádiových emisií. Na rozdiel od satelitu je lietadlo schopné dlho sa vznášať nad predmetom pozorovania ako orol a sledovať všetky zmeny, ktoré sa dejú nižšie.
Aký je koncept pseudosatelitu pre stratosférický let? Je to ľahký kompozitný drak lietadla s dobrými aerodynamickými vlastnosťami, vybavený vysoko účinnými solárnymi panelmi, akumulátormi a palivovými článkami. Okrem toho sú potrebné vysoko účinné elektromotory, ľahké riadiace zariadenia s nízkou spotrebou energie, schopné pohotovo a nezávisle reagovať na núdzové situácie počas letu. Také vysokohorské vozidlá sa vyznačujú nízkou nosnosťou (až 100-200 kilogramov) a extrémnou pomalosťou-až niekoľko desiatok kilometrov za hodinu. Prvý z nich sa objavil v osemdesiatych rokoch minulého storočia v USA.
Lietajúce solárne panely
Experimentálne pseudosatelity programu HALSOL boli prvé medzi takýmito zariadeniami v USA. Vzhľadom na elementárne zaostávanie v technológiách z nich nevyšlo nič rozumné: neexistovali žiadne priestranné batérie ani účinné solárne články. Projekt bol uzavretý, ale vzhľad prototypov nebol odtajnený a iniciatíva prešla na NASA. Jeho špecialisti predstavili svoj Pathfinder v roku 1994, ktorý sa v skutočnosti stal zlatým štandardom pre budúce pseudo-satelity. Zariadenie malo rozpätie krídel 29,5 metra, vzletovú hmotnosť 252 kilogramov a nadmorskú výšku 22,5 kilometra. V priebehu niekoľkých rokov bol projekt opakovane modernizovaný; posledným v rade bol Helios HP, ktorého krídla boli natiahnuté na 75 metrov, vzletová hmotnosť bola zachytená až 2,3 tony. Toto zariadenie v jednej z generácií dokázalo vystúpiť na 29 524 metrov - rekord v horizontálne lietajúcich lietadlách bez prúdových motorov. V dôsledku nedokonalých vodíkových palivových článkov sa Helios HP zrútil vo vzduchu počas druhého letu. K myšlienke jeho obnovy sa už nevrátili.
Druhý známy model dvojúčelového pseudosatelitu možno nazvať rodinou Zephyr z britského QinetiQ, ktorá sa na umelom horizonte objavila v roku 2003. Po rozsiahlom testovaní a vylepšeniach dizajnu projekt v roku 2013 kúpila spoločnosť Airbus Defence and Space a vyvinul sa do dvoch hlavných modelov. Prvý má rozpätie krídel 25 m a obsahuje: klzák vyrobený z ultraľahkých uhlíkových vlákien, solárne panely z amorfného kremíka od United Solar Ovonic, lítium-sírové batérie (3 kWh) od Sion Power, autopilot a nabíjačku od QinetiQ. Solárne panely vyrábajú až 1,5 kW elektrickej energie, čo stačí na nepretržitý let vo výške 18 km. Druhým, väčším pseudosatelitom bol Zephyr T s dvoma ramenami chvosta a zvýšeným rozpätím krídel (z 25 m na 33 m). Táto konštrukcia umožňuje zdvihnúť štvornásobok užitočného zaťaženia (s hmotnosťou 20 kg, ktoré je dostatočné na umiestnenie radarovej stanice v nadmorskej výške 19 500 m).
Zephyr už bol zmluvne uzavretý armádami Veľkej Británie a USA v jednotlivých množstvách. Ešte sa nestihli úplne zvyknúť na jednotky, keď v marci 2019 jeden z nich havaroval v blízkosti montážneho závodu vo Farnborough v Hampshire. Pri tejto nehode bola v plnej kráse odhalená hlavná nevýhoda týchto lietadiel - jeho vysoká citlivosť na meteorologické podmienky počas štartu a pristávania. V pracovných výškach mnohých kilometrov sa pseudosatelity neboja zrážok a vetra, ale pri zemi sa cítia nepríjemne.
DARPA sa tiež nezdržiavala takej sľubnej témy a koncom 2000-tych rokov iniciovala program VULTURE (Very-high Altitude, Ultraendurance, Loitering Theatre Element-super-high observation system with ultra-long loitting over a theatre of operations). Prvorodeným bol pseudo satelit Solar Eagle, ktorý vytvorila spoločnosť Boeing Phantom Works v spojení s firmami QinetiQ a Venza Power Systems. Tento obr má rozpätie krídel 120 metrov, lítium-sírové batérie, osem motorov poháňaných solárnymi panelmi a vodíkovými článkami. V súčasnej dobe Američania projekt klasifikovali a s najväčšou pravdepodobnosťou už testujú Solar Eagle vo forme predprodukčných prototypov.
Najmodernejším z nezaradených prototypov je pseudosatelit spoločne vyvinutý spoločnosťami BAE a Prismatic Ltd-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, dlhodobé vysokohorské solárne lietadlo). Vo februári 2020 bol prvýkrát vypustený do vzduchu na Kráľovskej leteckej základni v Južnej Austrálii. Lietajúci solárny panel s krídlami je schopný vystúpiť na 21 kilometrov a uniesť užitočné zaťaženie až 15 kilogramov. Podľa štandardov vysokohorských dronov má PHASA-35 malé rozpätie krídiel 35 metrov a je, ako píšu samotní vývojári, určený na monitorovanie, komunikáciu a bezpečnosť. Počiatočná a hlavná cesta pseudosatelitu však bude bojová práca. V tejto súvislosti k výsledkom prvého letu Ian Muldoney, technický riaditeľ spoločnosti BAE Systems, uviedol:
Je to vynikajúci skorý výsledok a ukazuje tempo, ktoré je možné dosiahnuť, keď spojíme to najlepšie z britských schopností. Prechod od návrhu k letu za menej ako dva roky (20 mesiacov) ukazuje, že sa dokážeme vyrovnať s výzvou, ktorú britská vláda postavila pred priemyselné odvetvie v budúcom desaťročí na vybudovanie budúceho systému vzdušného boja.
Do konca tohto roka bolo naplánované dokončenie testov a po 12 mesiacoch prenos prvých sériových vozidiel k zákazníkovi. Pandémia si však, samozrejme, urobí svoje vlastné úpravy v uvedenom časovom rámci.
Teraz je o tieto vysokohorské drony neustály nárast záujmu a rozšírenie rozvojovej oblasti je toho dôkazom. Okrem úspechov Číny, Indie, Taiwanu a Južnej Kórey sa na navrhovaní pseudosatelitov podieľajú ruské dizajnérske kancelárie. Prvý domáci experimentálny výškový dron bol vyvinutý v S. A. Lavočkin a nazval LA-251 „Aist“. Po prvýkrát bol predstavený na fóre Army-2016. Dron je vyrobený podľa bežného aerodynamického dizajnu a je voľne prenosným jednoplošníkom s rozpätím krídel 16 m a hmotnosťou približne 145 kg. Jednoplošník má dva zadné ramená, štyri 3 kW motory a je vybavený batériou 240 Ah. Letová výška až 12 tisíc metrov, trvanie až 72 hodín. Vyvíja sa väčší „Aist“s rozpätím krídel 23 metrov a užitočným zaťažením 25 kg. Takýto pseudosatelit už stúpa na 18 kilometrov a môže zostať vo vzduchu niekoľko dní. Z dôvodu odľahčenia konštrukcie zostal lietadlu jeden lúč a počet motorov sa znížil zo štyroch na dva. Ďalšímu rozvoju domácej témy pseudosatelitov bráni nedostatok technológií na výrobu lítium-sírových batérií so špecifickým energetickým výkonom 400-600 Wh / kg. Okrem toho potrebujeme solárne panely so špecifickou hmotnosťou 0,32 kg / m2 s účinnosťou najmenej 20%. V mnohých ohľadoch od toho závisí, či bude Rusko schopné zmenšiť existujúcu priepasť so svetovými lídrami. S takým obrovským územím sa naša krajina bez podobných pseudosatelitov v budúcnosti jednoducho nezaobíde.
