Angle de visió favorable
Les altures estratosfèriques de l’ordre de 18-30 quilòmetres són mal dominades pels humans. En aquest tipus d '"espai proper" els avions es prenen amb poca freqüència i no hi ha naus espacials allà. Però aquesta capa a la capa d’aire de la Terra és molt convenient per a l’observació encoberta. En primer lloc, els avions a aquestes altituds poden inspeccionar una zona comparable als territoris d’Afganistan o Síria i, al mateix temps, patrullar per un territori durant molt de temps. Al mateix temps, el satèl·lit en òrbita salta el terreny amb força rapidesa, sovint sense tenir temps de capturar objectes i processos importants. En segon lloc, els sistemes de defensa antiaèria terrestre encara no estan dissenyats per buscar i destruir aquests avions de reconeixement de mida petita i alta. Segons els càlculs, l'àrea de dispersió efectiva pot arribar als 0,01 m2… Per descomptat, amb l’aparició massiva d’aquests pseudo-satèl·lits al cel, la defensa antiaèria trobarà solucions per a la interceptació, però el cost de la destrucció pot ser prohibitiu. A més del reconeixement, els drons a gran altitud poden proporcionar comunicacions i navegació.
La majoria dels drons desenvolupats fins ara, dissenyats per a aquestes altures, es construeixen a base de cèl·lules i bateries solars. A altituds de diverses desenes de quilòmetres, l'energia solar s'absorbeix de manera molt més eficient, cosa que permet a la màquina amb ales no només alimentar motors elèctrics, sinó també emmagatzemar energia en bateries. A la nit, els drons fan servir el que emmagatzemen durant el dia; a la matinada, el cicle es repeteix. Resulta una mena de màquina de moviment perpetu que permet volar a les màquines de diversos dies a diversos anys a altituds de fins a 30 quilòmetres. Per exemple, si un d'aquests pseudosatèl·lits substitueix el famós Global Hawk, l'operador només estalviarà unes 2.000 tones de combustible a l'any. Això no té en compte el menor cost i el temps operatiu molt més llarg. Tot i això, tota aquesta informació és teòrica: fins ara, el registre de la durada del vol d’aquest equip és de 26 dies. Això es va aconseguir el 2018 pel pseudosatèl·lit europeu Airbus Zephyr.
En comparació amb els satèl·lits clàssics, els drons a gran altitud són naturalment molt més barats i estan més a prop de la Terra, cosa que garanteix un tret i una observació d’alta qualitat. L’esmentat Airbus Zephyr és 10 vegades més barat que Global Hawk i 100 vegades més barat que els satèl·lits World View. En aquest cas, els pseudo-satèl·lits estan situats per sota de la ionosfera, cosa que augmenta la precisió de la navegació i la determinació de la ubicació de les fonts d’emissió de ràdio. A diferència d'un satèl·lit, un avió és capaç de planar sobre l'objecte d'observació durant molt de temps, com una àguila, rastrejant tots els canvis que es produeixen a continuació.
Quin és el concepte de pseudo-satèl·lit per al vol estratosfèric? És una estructura composta lleugera amb bones característiques aerodinàmiques, equipada amb panells solars, acumuladors i piles de combustible d’alta eficiència. A més, es requereixen motors elèctrics d’alta eficiència, dispositius de control lleugers amb baix consum d’energia, capaços de reaccionar de manera ràpida i independent a situacions d’emergència en vol. Aquests vehicles a gran altitud es distingeixen per la seva baixa capacitat de càrrega (fins a 100-200 quilograms) i la seva lentitud extrema, fins a diverses desenes de quilòmetres per hora. La primera va aparèixer als anys vuitanta als Estats Units.
Panells solars voladors
Els pseudo-satèl·lits experimentals del programa HALSOL van ser els primers entre aquests dispositius als Estats Units. No en va sortir res de sensat a causa del desfasament elemental de la tecnologia: no hi havia bateries capaces ni cèl·lules solars eficients. El projecte es va tancar, però l’aparició dels prototips no es va desclassificar i la iniciativa va passar a la NASA. Els seus especialistes van presentar el seu Pathfinder el 1994, que es va convertir, de fet, en l'estàndard d'or dels futurs pseudo-satèl·lits. El dispositiu tenia una envergadura de 29,5 metres, un pes a l’enlairament de 252 quilograms i una altitud de 22,5 quilòmetres. Al llarg de diversos anys, el projecte s’ha anat modernitzant repetidament; l'últim de la sèrie va ser l'Helios HP, amb les ales estirades a 75 metres, el pes de l'enlairament es va agafar fins a 2,3 tones. Aquest dispositiu d’una de les generacions va ser capaç d’escalar fins als 29.524 metres, un rècord d’avions en vol horitzontal sense motors de reacció. A causa de les cèl·lules de combustible d’hidrogen imperfectes, Helios HP es va ensorrar a l’aire durant el segon vol. No van tornar a la idea de la seva restauració.
El segon model conegut de pseudo-satèl·lit de doble propòsit es pot anomenar la família Zephyr del QinetiQ britànic, que va aparèixer a l'horitzó artificial el 2003. Després d’amples proves i millores en el disseny, Airbus Defense and Space va comprar el projecte el 2013 i es va desenvolupar en dos models principals. El primer té una envergadura de 25 m i inclou: un planador fabricat amb fibra de carboni ultralleugera, plaques solars de silici amorf d’United Solar Ovonic, bateries de liti-sofre (3 kWh) de Sion Power, un pilot automàtic i un carregador de QinetiQ. Els panells solars generen fins a 1,5 kW d’electricitat, el que és suficient per a un vol 24 hores a una altitud de 18 km. El segon pseudo-satèl·lit més gran va ser el Zephyr T amb dues barres de cua i una envergadura augmentada (de 25 a 33 m). Aquest disseny permet aixecar quatre vegades la càrrega útil (un pes de 20 kg, suficient per allotjar una estació de radar a 19.500 m d’altitud).
Zephyr ja ha estat contractat pels exèrcits de Gran Bretanya i els Estats Units en quantitat única. Encara no havien tingut temps d’acostumar-se completament a les tropes, quan el març del 2019 un d’ells es va estavellar a prop d’una planta de muntatge a Farnborough, Hampshire. En aquest accident, el principal inconvenient d’aquest tipus d’avions es va revelar en plena glòria: la seva alta sensibilitat a les condicions meteorològiques durant l’enlairament i l’aterratge. A altures de treball de molts quilòmetres, els pseudo-satèl·lits no tenen por de les precipitacions i del vent, però a terra se senten incòmodes.
DARPA tampoc no es va allunyar d’un tema tan prometedor i a finals de la dècada de 2000 va iniciar el programa VULTURE (Very-high Altitude, Ultraendurance, Loitering Theatre Element - un sistema d’observació super-alt amb un trasllat ultra llarg sobre un teatre d’operacions). El primogènit va ser el pseudo satèl·lit Solar Eagle, creat per Boeing Phantom Works juntament amb QinetiQ i Venza Power Systems. Aquest gegant té una envergadura de 120 metres, bateries de liti-sofre, vuit motors alimentats tant per plaques solars com per cèl·lules d’hidrogen. Actualment, els nord-americans han classificat el projecte i, molt probablement, ja estan provant el Solar Eagle en forma de prototips de preproducció.
El més modern dels prototips no classificats és un pseudosatèl·lit desenvolupat conjuntament per BAE i Prismatic Ltd - PHASA-35 (Avió Solar d'Altitud Persistent, avió solar a gran altitud a llarg termini). El febrer de 2020 es va llançar a l'aire per primera vegada a la Royal Air Force Base, al sud d'Austràlia. Un panell solar volant amb ales és capaç d’escalar 21 quilòmetres i carregar una càrrega útil de fins a 15 quilograms. Segons els estàndards dels drons a gran altitud, el PHASA-35 té una envergadura petita de 35 metres i està pensat, tal com escriuen els mateixos desenvolupadors, per al control, la comunicació i la seguretat. No obstant això, el camí inicial i principal del pseudosatèl·lit serà el treball de combat. En aquest sentit, després dels resultats del primer vol, Ian Muldoney, director tècnic de BAE Systems, va comentar:
Aquest és un resultat primerenc excepcional i demostra el ritme que es pot aconseguir quan combinem el millor de les capacitats britàniques. Passar del disseny al vol en menys de dos anys (20 mesos) demostra que podem afrontar el desafiament que el govern del Regne Unit ha plantejat a la indústria per construir el futur sistema de combat aeri durant la propera dècada.
A finals d’aquest any, estava previst completar les proves i, després de 12 mesos, transferir els primers vehicles de producció al client. Però la pandèmia, per descomptat, farà els seus propis ajustos dins del termini especificat.
Ara hi ha un creixement constant de l’interès per aquests avions no tripulats a gran altitud, i l’expansió de la zona de desenvolupament n’és la prova. A més dels èxits de la Xina, l'Índia, Taiwan i Corea del Sud, les oficines de disseny russes participen en el disseny de pseudo-satèl·lits. El primer dron experimental a gran alçada domèstic es va desenvolupar a la S. A. Lavochkin i anomenat LA-251 "Aist". Es va presentar per primera vegada al fòrum de l'Exèrcit-2016. El dron es fabrica d’acord amb el disseny aerodinàmic normal i és un monoplà de transport lliure amb una envergadura de 16 mi una massa d’uns 145 kg. El monoplà té dues barres de la cua, quatre motors de 3 kW i està equipat amb una bateria de 240 Ah. Altitud de vol de fins a 12 mil metres, durada de fins a 72 hores. S'està desenvolupant un "Aist" més gran amb una envergadura de 23 metres i una càrrega útil de 25 kg. Aquest pseudo-satèl·lit ja puja 18 quilòmetres i pot romandre a l'aire durant diversos dies. Per tal d’alleugerir el disseny, l’avió va quedar amb un feix i es va reduir el nombre de motors de quatre a dos. El desenvolupament posterior del tema domèstic dels pseudosatèl·lits es veu obstaculitzat per la manca de tecnologies per a la producció de bateries de liti-sofre amb una producció d’energia específica de 400 a 600 Wh / kg. A més, necessitem plaques solars amb una gravetat específica de 0,32 kg / m2 amb una eficiència mínima del 20%. En molts aspectes, depèn d'això si Rússia podrà reduir la bretxa existent amb els líders mundials. Amb un territori tan enorme, el nostre país simplement no pot prescindir d’aquests pseudo-satèl·lits en el futur.
