Sudut pandang yang menguntungkan
Ketinggian stratosfer dari urutan 18-30 kilometer kurang dikuasai oleh manusia. Dalam jenis "dekat ruang angkasa" pesawat jarang diambil, dan tidak ada pesawat ruang angkasa di sana. Tetapi lapisan seperti itu di lapisan udara Bumi sangat nyaman untuk pengamatan rahasia. Pertama, pesawat pada ketinggian seperti itu dapat mensurvei area yang sebanding dengan wilayah Afghanistan atau Suriah, dan pada saat yang sama berpatroli di satu wilayah untuk waktu yang lama. Pada saat yang sama, satelit yang mengorbit melewati medan agak cepat, seringkali tidak punya waktu untuk menangkap objek dan proses penting. Kedua, sistem pertahanan udara berbasis darat belum dirancang untuk mencari dan menghancurkan pesawat pengintai berukuran kecil dan tinggi tersebut. Menurut perhitungan, luas hamburan efektif dapat mencapai 0,01 m2… Tentu saja, dengan kemunculan besar-besaran satelit semu di langit, pertahanan udara akan menemukan solusi untuk intersepsi, tetapi biaya penghancurannya bisa menjadi penghalang. Selain pengintaian, drone ketinggian tinggi dapat menyediakan komunikasi dan navigasi.
Sebagian besar drone yang dikembangkan sejauh ini, dirancang untuk ketinggian seperti itu, dibangun berdasarkan sel surya dan baterai. Pada ketinggian beberapa puluh kilometer, energi matahari "diserap" jauh lebih efisien, yang memungkinkan mesin bersayap tidak hanya menggerakkan motor listrik, tetapi juga menyimpan energi dalam baterai. Pada malam hari, drone menggunakan apa yang mereka simpan di siang hari; saat fajar, siklus berulang. Ternyata semacam mesin gerak abadi yang memungkinkan mesin terbang dari beberapa hari hingga beberapa tahun pada ketinggian hingga 30 kilometer. Misalnya, jika salah satu satelit semu menggantikan Global Hawk yang terkenal, maka operator saja akan menghemat sekitar 2000 ton bahan bakar per tahun. Ini belum memperhitungkan biaya yang lebih rendah dan waktu operasional yang lebih lama. Namun, semua informasi ini bersifat teoretis: hingga saat ini, rekor durasi penerbangan peralatan tersebut adalah 26 hari. Ini dicapai pada tahun 2018 oleh Airbus Zephyr pseudo-satelit Eropa.
Dibandingkan dengan satelit klasik, drone ketinggian tinggi secara alami jauh lebih murah dan lebih dekat ke Bumi, yang memastikan pemotretan dan pengamatan berkualitas tinggi. Airbus Zephyr yang disebutkan di atas adalah 10 kali lebih murah daripada Global Hawk dan 100 kali lebih murah daripada satelit World View. Dalam hal ini, satelit semu terletak di bawah ionosfer, yang meningkatkan akurasi navigasi dan penentuan lokasi sumber emisi radio. Tidak seperti satelit, pesawat terbang mampu melayang di atas objek pengamatan untuk waktu yang lama, seperti elang, melacak semua perubahan yang terjadi di bawah.
Apa konsep satelit semu untuk penerbangan stratosfer? Ini adalah badan pesawat komposit ringan dengan karakteristik aerodinamis yang baik, dilengkapi dengan panel surya, akumulator, dan sel bahan bakar yang sangat efisien. Selain itu, motor listrik yang sangat efisien, perangkat kontrol ringan dengan konsumsi energi rendah, yang mampu bereaksi secara cepat dan independen terhadap situasi darurat dalam penerbangan, diperlukan. Kendaraan ketinggian seperti itu dibedakan oleh daya dukungnya yang rendah (hingga 100-200 kilogram) dan kelambatan ekstrem - hingga beberapa puluh kilometer per jam. Yang pertama muncul pada 1980-an di Amerika Serikat.
Panel surya terbang
Pseudo-satelit eksperimental dari program HALSOL adalah yang pertama di antara perangkat semacam itu di Amerika Serikat. Tidak ada yang masuk akal dari mereka karena kelambatan dasar dalam teknologi: tidak ada baterai yang besar atau sel surya yang efisien. Proyek ditutup, tetapi penampilan prototipe tidak dideklasifikasi, dan inisiatif diteruskan ke NASA. Spesialisnya mempresentasikan Pathfinder mereka pada tahun 1994, yang pada kenyataannya menjadi standar emas untuk satelit semu masa depan. Perangkat ini memiliki lebar sayap 29,5 meter, berat lepas landas 252 kilogram, dan ketinggian 22,5 kilometer. Selama beberapa tahun, proyek ini telah berulang kali dimodernisasi; seri terakhir adalah HP Helios, yang sayapnya dibentangkan hingga 75 meter, bobot lepas landasnya mencapai 2,3 ton. Perangkat ini di salah satu generasi mampu naik hingga 29.524 meter - rekor untuk pesawat terbang horizontal tanpa mesin jet. Karena sel bahan bakar hidrogen yang tidak sempurna, Helios HP ambruk di udara selama penerbangan kedua. Mereka tidak kembali ke ide restorasinya.
Model kedua yang diketahui dari pseudo-satelit tujuan ganda dapat disebut keluarga Zephyr dari QinetiQ Inggris, yang muncul di cakrawala buatan pada tahun 2003. Setelah pengujian ekstensif dan peningkatan desain, proyek ini dibeli oleh Airbus Defence and Space pada 2013 dan dikembangkan menjadi dua model utama. Yang pertama memiliki lebar sayap 25 m dan mencakup: pesawat layang yang terbuat dari serat karbon ultra-ringan, panel surya yang terbuat dari silikon amorf dari United Solar Ovonic, baterai lithium-sulfur (3 kWh) dari Sion Power, autopilot, dan pengisi daya dari QinetiQ. Panel surya menghasilkan listrik hingga 1,5 kW, yang cukup untuk penerbangan 24 jam di ketinggian 18 km. Pseudo-satelit kedua yang lebih besar adalah Zephyr T dengan dua ekor boom dan lebar sayap yang lebih lebar (dari 25 m menjadi 33 m). Desain ini memungkinkan pengangkatan empat kali muatan (beratnya 20 kg, cukup untuk mengakomodasi stasiun radar di ketinggian 19.500 m).
Zephyr telah dikontrak oleh tentara Inggris dan Amerika Serikat dalam jumlah tunggal. Mereka belum sempat membiasakan diri sepenuhnya dengan pasukan, ketika pada Maret 2019 salah satu dari mereka jatuh di dekat pabrik perakitan di Farnborough, Hampshire. Dalam kecelakaan ini, kelemahan utama dari pesawat tersebut terungkap dalam kemuliaan penuh - sensitivitasnya yang tinggi terhadap kondisi meteorologi saat lepas landas dan mendarat. Pada ketinggian kerja beberapa kilometer, satelit semu tidak takut hujan dan angin, tetapi di tanah mereka merasa tidak nyaman.
DARPA juga tidak menjauh dari topik yang menjanjikan seperti itu dan pada akhir tahun 2000-an memprakarsai program VULTURE (Very-high Altitude, Ultraendurance, Loitering Theatre Element - sistem pengamatan super-tinggi dengan berkeliaran sangat lama di atas teater operasi). Yang sulung adalah satelit semu Solar Eagle, yang dibuat oleh Boeing Phantom Works bersama dengan QinetQ dan Venza Power Systems. Raksasa ini memiliki lebar sayap 120 meter, baterai lithium-sulfur, delapan motor yang ditenagai oleh panel surya dan sel hidrogen. Saat ini, Amerika telah mengklasifikasikan proyek tersebut dan, kemungkinan besar, sudah menguji Solar Eagle dalam bentuk prototipe pra-produksi.
Yang paling modern dari prototipe unclassified adalah pseudo-satelit yang dikembangkan bersama oleh BAE dan Prismatic Ltd - PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, pesawat surya ketinggian tinggi jangka panjang). Pada Februari 2020, diluncurkan ke udara untuk pertama kalinya di Pangkalan Angkatan Udara Kerajaan di Australia Selatan. Sebuah panel surya terbang dengan sayap mampu mendaki 21 kilometer dan membawa muatan dengan berat hingga 15 kilogram. Dengan standar drone ketinggian tinggi, PHASA-35 memiliki lebar sayap kecil 35 meter dan dimaksudkan, seperti yang ditulis oleh pengembang itu sendiri, untuk pemantauan, komunikasi, dan keamanan. Namun, jalur awal dan utama dari pseudo-satelit akan menjadi pekerjaan tempur. Dalam hal ini, mengikuti hasil penerbangan pertama, Ian Muldoney, Direktur Teknis BAE Systems, berkomentar:
Ini adalah hasil awal yang luar biasa dan menunjukkan kecepatan yang dapat dicapai ketika kita menggabungkan kemampuan terbaik Inggris. Beralih dari desain ke penerbangan dalam waktu kurang dari dua tahun (20 bulan) menunjukkan bahwa kita dapat mengatasi tantangan yang diberikan pemerintah Inggris kepada industri untuk membangun sistem tempur udara masa depan selama dekade berikutnya.
Pada akhir tahun ini, direncanakan untuk menyelesaikan tes dan, setelah 12 bulan, mentransfer kendaraan produksi pertama ke pelanggan. Namun pandemi, tentu saja, akan melakukan penyesuaian sendiri dalam kerangka waktu yang ditentukan.
Sekarang ada pertumbuhan yang stabil dalam minat pada drone ketinggian tinggi, dan perluasan area pengembangan adalah buktinya. Selain keberhasilan Cina, India, Taiwan dan Korea Selatan, biro desain Rusia terlibat dalam desain satelit semu. Drone eksperimental ketinggian tinggi domestik pertama dikembangkan di S. A. Lavochkin dan disebut LA-251 "Aist". Ini pertama kali dipresentasikan pada forum Army-2016. Drone dibuat sesuai dengan desain aerodinamis normal dan merupakan monoplane pembawa bebas dengan lebar sayap 16 m dan massa sekitar 145 kg. Monoplane memiliki dua ekor boom, empat mesin 3 kW, dan dilengkapi dengan baterai 240 Ah. Ketinggian penerbangan hingga 12 ribu meter, durasi hingga 72 jam. Sebuah "Aist" yang lebih besar sedang dikembangkan dengan lebar sayap 23 meter dan muatan 25 kg. Satelit semu semacam itu sudah naik 18 kilometer dan dapat bertahan di udara selama beberapa hari. Demi meringankan desain, pesawat dibiarkan dengan satu balok dan jumlah motor dikurangi dari empat menjadi dua. Pengembangan lebih lanjut dari tema domestik pseudosatelit terhambat oleh kurangnya teknologi untuk produksi baterai lithium-sulfur dengan output energi spesifik 400–600 Wh / kg. Selain itu, kita membutuhkan panel surya dengan berat jenis 0,32 kg / m2 dengan efisiensi minimal 20%. Dalam banyak hal, tergantung pada apakah Rusia akan mampu mengurangi kesenjangan yang ada dengan para pemimpin dunia. Dengan wilayah yang begitu besar, negara kita tidak dapat melakukannya tanpa satelit semu di masa depan.
