의사 우주를위한 의사 위성 : 고도의 혁명을 예상하여
유리한 시야각
약 18-30km의 성층권 높이는 인간이 잘 지배하지 못합니다. 이런 종류의 "근접 우주"비행기는 드물게 사용되며 우주선이 없습니다. 그러나 지구 공기층의 그러한 층은 은밀한 관찰에 매우 편리합니다. 첫째, 그러한 고도의 항공기는 아프가니스탄 또는 시리아 영토에 필적하는 지역을 조사 할 수 있으며 동시에 한 영토를 오랫동안 순찰 할 수 있습니다. 동시에 궤도를 도는 위성은 지형을 빠르게 건너 뛰고 종종 중요한 물체와 과정을 포착 할 시간이 없습니다. 둘째, 지상 기반 방공 시스템은 아직 이러한 소형 고고도 정찰기를 수색하고 파괴하도록 설계되지 않았습니다. 계산에 따르면 유효 소산 영역은 0,01m에 도달 할 수 있습니다.2. 물론 하늘에 그러한 유사 위성이 거대하게 출현하면 방공은 요격 솔루션을 찾을 수 있지만 파괴 비용은 엄청날 수 있습니다. 정찰 외에도 고도 무인 항공기 통신 및 탐색을 제공할 수 있습니다.
현재 개발된 대부분의 드론, 이러한 높이를 위해 설계된 태양 광전지 및 배터리를 기반으로 제작되었습니다. 수십 킬로미터의 고도에서 태양 에너지는 훨씬 더 효율적으로 "동화"되어 날개 달린 자동차가 전기 모터에 전력을 공급할 뿐만 아니라 배터리에 에너지를 저장할 수 있습니다. 밤에는 드론이 낮에 저장한 것을 사용하고 새벽에는 주기가 반복됩니다. 그것은 자동차가 최대 30km의 고도에서 며칠에서 몇 년 동안 비행 할 수 있도록하는 일종의 영구 운동 기계로 밝혀졌습니다. 예를 들어, 그러한 의사 위성 중 하나가 유명한 글로벌 호크를 대체하면 연료 운영자만 연간 약 2000톤을 절약할 수 있습니다. 이것은 더 낮은 비용과 훨씬 더 긴 운영 사용을 고려하지 않습니다. 그러나이 모든 정보는 본질적으로 이론적입니다. 지금까지 그러한 장비의 비행 기간 기록은 26 일입니다. 이것은 2018년 유럽의 의사 위성인 에어버스 제퍼(Airbus Zephyr)에 의해 달성되었습니다.
고전적인 위성에 비해 고고도 드론은 당연히 훨씬 저렴하고 지구에 더 가까워 고품질 촬영 및 관찰을 보장합니다. 앞서 언급 한 Airbus Zephyr는 Global Hawk보다 10 배 저렴하고 World View 위성보다 100 배 저렴합니다. 이 경우 의사 위성은 전리층 아래에 위치하여 탐색의 정확성과 전파 방출 원의 위치 결정을 높입니다. 위성과는 달리 항공기는 독수리처럼 오랫동안 관측 대상 위로 호버링하여 아래에서 일어나는 모든 변화를 추적 할 수 있습니다.
성층권 비행을위한 의사 위성의 개념은 무엇입니까? 고효율 태양 전지판, 배터리 및 연료 전지를 장착 한 우수한 공기 역학적 특성을 지닌 경량 복합 기체입니다. 또한, 비행 중 비상 상황에 신속하고 독립적으로 대응할 수있는 고효율 전기 모터, 에너지 소비가 적은 경량 제어 장치가 필요합니다. 이러한 고고도 차량은 낮은 운반 능력 (최대 100-200kg)과 극도로 느린 속도 (시간당 최대 수십 km)로 구분됩니다. 이들 중 첫 번째는 1980 년대 미국에서 나타났습니다.
플라잉 태양 전지판
HALSOL 프로그램의 실험적 의사 위성은 미국에서 이러한 장치 중 최초입니다. 기술의 기본 지연으로 인해 현명한 것은 없었습니다. 용량이 큰 배터리 나 효율적인 태양 전지가 없었습니다. 프로젝트는 종료되었지만 프로토 타입의 외관은 기밀 해제되지 않았으며 이니셔티브는 NASA에 전달되었습니다. 그 전문가들은 1994 년에 Pathfinder를 발표했으며, 이는 사실 미래의 의사 위성의 표준이되었습니다. 이 장치의 날개 길이는 29,5m, 이륙 중량은 252kg, 비행 높이는 22,5km였습니다. 몇 년 동안이 프로젝트는 반복적으로 현대화되었습니다. 시리즈의 마지막은 Helios HP로 날개가 75 미터까지 늘어 났고 이륙 중량은 2,3 톤에 달했습니다. 세대 중 하나의이 장치는 29m까지 올라갈 수 있었는데, 이는 제트 엔진이없는 수평 비행 항공기 기록입니다. 불완전한 수소 연료 전지로 인해 Helios HP는 두 번째 비행 중에 공중에서 쓰러졌습니다. 복원에 대한 아이디어는 반환되지 않았습니다.
이중 목적 의사 위성의 두 번째로 알려진 모델은 2003 년 인공 지평에 등장한 영국 QinetiQ의 Zephyr 제품군입니다. 광범위한 테스트 및 설계 개선을 거친 후 2013 년 Airbus Defense and Space에서이 프로젝트를 인수하여 두 가지 주요 모델로 개발했습니다. 첫 번째는 날개 길이가 25m이며 초경량 탄소 섬유로 만든 글라이더, United Solar Ovonic의 비정질 실리콘으로 만든 태양 전지판, Sion Power의 리튬-황 배터리 (3kWh), QinetiQ의 자동 조종 장치 및 충전기가 포함됩니다. 태양 전지판은 최대 1,5kW의 전기를 생산하며, 이는 고도 18km에서 25 시간 비행하기에 충분합니다. 두 번째로 더 큰 의사 위성은 두 개의 꼬리 붐과 증가 된 날개 길이 (33m에서 20m로)가있는 Zephyr T였습니다. 이 설계를 통해 탑재 하중의 19500 배를 들어 올릴 수 있습니다 (무게 XNUMXkg, 고도 XNUMXm에서 레이더 스테이션을 수용하기에 충분 함).
Zephyr는 이미 영국과 미국의 군대에 의해 단일 수량으로 계약되었습니다. 그들은 2019 년 XNUMX 월 햄프셔 판 버러에있는 조립 공장 근처에서 추락했을 때 군대에 완전히 익숙해 질 시간이 없었습니다. 이 사고에서 이러한 항공기의 주요 단점은 이륙 및 착륙 중 기상 조건에 대한 높은 민감도를 통해 한눈에 드러났습니다. 수 킬로미터의 작업 높이에서 의사 위성은 강수량과 바람을 두려워하지 않지만 지상에서는 불편 함을 느낍니다.
DARPA는 또한 그러한 유망한 주제에서 벗어나지 않았으며 2000 년대 후반에 VULTURE 프로그램 (Very-high Altitude, Ultraendurance, Loitering Theatre Element-극히 긴 작업장을 배회하는 초고속 감시 시스템)을 시작했습니다. 첫 번째는 QinetiQ 및 Venza Power Systems와 함께 Boeing Phantom Works에서 만든 Solar Eagle 의사 위성이었습니다. 이 거인은 120m의 날개 길이, 리튬-황 배터리, 태양 전지판과 수소 전지로 구동되는 XNUMX 개의 모터를 가지고 있습니다. 현재 미국인들은 프로젝트를 분류했으며 대부분 이미 생산 전 프로토 타입의 형태로 Solar Eagle을 테스트하고 있습니다.
분류되지 않은 프로토 타입 중 가장 현대적인 것은 BAE와 Prismatic Ltd-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, 장기 고고도 태양열 항공기)가 공동 개발 한 의사 위성입니다. 2020 년 21 월 남호주 왕립 공군 기지에서 처음으로 공중에 발사되었습니다. 날개가 달린 날아 다니는 태양 전지판은 15km를 올라갈 수 있으며 최대 35kg의 탑재량을 실을 수 있습니다. 고고도 드론의 표준에 따라 PHASA-35는 XNUMX 미터의 작은 날개 길이를 가지고 있으며 개발자가 직접 작성하는대로 모니터링, 통신 및 보안을 위해 설계되었습니다. 그러나 의사 위성의 초기 및 주요 경로는 전투 작업이 될 것입니다. 이와 관련하여 BAE Systems의 기술 이사 인 Ian Muldoney는 첫 비행 결과에 대해 다음과 같이 말했습니다.
올해 말까지 테스트를 완료하고 12 개월 후 첫 번째 생산 차량을 고객에게 양도 할 계획이었습니다. 그러나 물론 전염병은 지정된 기간 내에 자체 조정을 할 것입니다.
이제 이러한 고고도 드론에 대한 관심이 꾸준히 증가하고 있으며 개발 영역의 확장이이를 증명합니다. 중국, 인도, 대만 및 한국의 성공 외에도 러시아 설계국은 의사 위성 설계에 참여하고 있습니다. 국내 최초의 실험용 고고도 드론이 S.A. Lavochkin과 LA-251 "Aist"로 명명되었습니다. Army-2016 포럼에서 처음으로 발표되었습니다. 드론은 일반적인 공기 역학적 설계에 따라 만들어졌으며 날개 길이가 16m이고 질량이 약 145kg 인 자유 운반용 모노 플레인입니다. 모노 플레인에는 3 개의 테일 붐, 240 개의 12kW 엔진이 있으며 72Ah 배터리가 장착되어 있습니다. 비행 고도는 최대 23m, 지속 시간은 최대 25 시간입니다. 날개 길이가 18 미터이고 페이로드가 400kg 인 더 큰 "Aist"가 현재 개발되고 있습니다. 이러한 의사 위성은 이미 600km 상승했으며 며칠 동안 공중에 머물 수 있습니다. 디자인을 가볍게하기 위해 항공기에 0,32 개의 빔을 남겨두고 모터의 수를 XNUMX 개에서 XNUMX 개로 줄였습니다. 유사 위성이라는 국내 테마의 추가 개발은 XNUMX-XNUMX Wh / kg의 특정 에너지 출력을 가진 리튬-황 배터리 생산 기술의 부족으로 인해 방해를 받고 있습니다. 또한 비중이 XNUMXkg / m 인 태양 전지가 필요합니다.2 최소한 20 %의 효율성으로. 여러 측면에서 러시아가 세계 지도자들과의 기존 격차를 줄일 수 있을지 여부는 이것에 달려 있습니다. 이처럼 거대한 영토로 인해 우리나라는 미래에 그러한 의사 위성 없이는 할 수 없습니다.
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