Стратосферные дирижабли: конкурент спутникам связи

      Комментарии к записи Стратосферные дирижабли: конкурент спутникам связи отключены

Стратосферные дирижабли: конкурент спутникам связи

    Стратосферный дирижабль выполнен по классической компоновочной схеме. На его верхней поверхности и на трех стабилизаторах расположены пленочные солнечные элементы, снабжающие электроэнергией аппаратуру дирижабля и четыре электродвигателя с винтами, служащие для управления летательным аппаратом. Во встроенной гондоле расположено электродистанционное управление агрегатами и системами, антенны, пилотажно-навигационное оборудование, топливные элементы, электролизеры и др.
    Несущая свойство оболочки обеспечивается внутренним давлением газа. В качестве газа, кроме гелия, возможно применен кроме этого и недорогой водород, поскольку аппарат беспилотный. Сравнение разных стратосферных платформ Неспециализированный вид Питание

По-английски их именуют HAPS — High Altitude Platform Station. Раскрывающиеся возможности воистину революционны. Стратосферные аэростаты предназначены для построения совокупностей коммуникаций (интернет, мобильная телефония, связь и телевидение). Смогут они употребляться и как наблюдательные пункты (к примеру, восемь стратосферных дирижаблей смогут закрыть западную границу России).

Еще одна сфера — военное использование при проведении операций по борьбе с терроризмом и в региональных конфликтах. На высотах базирования 20−22 км дирижабли не смогут быть стёрты с лица земли ни противовоздушными ЗРК («Игла», «Стингер»), ни артиллерийскими совокупностями.

Из-за чего как раз 20−22 км, а не 10−12 км? Дело в том, что сила ветра, достигая собственного максимума на высотах порядка 10 км (более тридцати метров/с), к высотам 20 км спадает и образовывает около десяти метров/c. Помимо этого, в том месте воздушное пространство имеет нагрузки и меньшую плотность, влияющие на конструкцию в 30−40 раз меньше.

Это значит, что возможно создать легкую и действенную платформу. Кроме этого принципиально важно то, что пассажирские самолеты летают на высотах до 12 км и, следовательно, дирижабли не будут мешать воздушному перемещению. Но за все приходится платить, и платой станут размеры аэростатов, достигающие количества в много тысяч кубов гелия либо длины и водорода порядка много метров, в противном случае и нескольких сотен метров.

На основной вопрос «для чего» имеется несложный ответ — имеется необходимость в передаче огромных потоков информации. Но существуют же спутниковые и кабельные совокупности, каковые помой-му справляются со собственными задачами? Справляются сейчас, но сейчас происходит взрывной рост мобильной телефонии и интернета и существующие разработки подходят к пределу собственных возможностей. Имеется и еще один ответственный фактор — это цена.

Так, запуск одного спутника стоит недешево, а по окончании завершения срока работы спутник остается на орбите ненужным хламом. Альтернатива — стратосферные дирижабли.

В ряде государств существуют проекты стратосферных дирижаблей (Skynet, Stratsat, Hale, Sky Station и ряд других). Обрисуем самые занимательные из них.

Проект Sky Station («Небесная станция»)

Компания Sky Station исследует возможность создания стратосферных аэростатов, предназначенных для широкополосной связи, разведки и мониторинга местности. В качестве несущего газа употребляется гелий, что, в отличие от водорода, не взрывоопасен, не смотря на то, что и имеет пара меньшую подъемную силу. Аэростаты будут базироваться на высоте 21 км, снабжая высокую плотность передачи и пропускную способность данных при низком потреблении энергии.

Планируется, что срок работы аэростатов будет составлять 5−10 лет. Платформа несет на себе топливные баки, солнечные батареи и нужную нагрузку до 1000 кг. Дирижабль выполнен в прекрасно обтекаемой каплевидной форме при длине 160 м и диаметре 62 м.

Совокупность складывается из 250 стратосферных платформ, любая сможет предоставлять услуги связи на территории площадью около 19 тыс. кв. км (приблизительно Столичная область). Абоненты передают эти при помощи маломощных передатчиков прямо на аэростат, а бортовой ретранслятор аэростата отправляет сигналы вторым пользователям. Ретранслятор сможет принимать эти со скоростью 2 Мб/с и передавать их абонентам со скоростью 10 Мб/с.

Это разрешает предоставлять пользователям широкий спектр одолжений, таких как скоростной выход в интернет, web-телевидение, проведение видеоконференций, мобильная телефония. Предполагается, что цена выхода в интернет составит пара центов в 60 секунд.

Проект Stratsat от компании Advanced Technologies Group

Стратосферный дирижабль рекомендован по большей части для мобильной телефонии. Запуск прототипа уже состоялся. Беспилотная платформа сможет базироваться на высоте 21 км и будет располагать аппаратурой для мобильной телефонии, телевидения, интернета, и средствами наблюдения.

На большей части верхней поверхности аэростата расположены солнечные батареи. Электричество приводит в воздействие пропеллеры, каковые разрешают удерживать аппарат с точностью позиционирования до 0,5 км над пунктом назначения. Совокупность сможет снабжать около 1000 миллиардов мин. бесед в год.

Для сравнения, оператор мобильной телефонии компания Orange снабжает 40 миллиардов мин. в год. Протяженность аэростата равна 200 м, что эквивалентно трем самолетам «Boeing-747», а количество образовывает 269 тыс. куб. м.

Солнечный дирижабль из Германии

Схожую со Sky Station совокупность разрабатывает несколько доктора наук Б.Х. Креплина из Космического университета в Штутгарте (Германия). Одна воздушная платформа разрешит в один момент поддерживать до 100 тыс. телефонных переговоров. Аэростаты применяют солнечную энергию и крейсируют на высоте 20 км. Диаметр охвата составит 400 км, что соответствует площади 20 тыс. кв. км.

Первый прототип планируется запустить в атмосферу в 2003—2004 годах, а их серийный выпуск начать по окончании 2009 года.

На данный момент создан прототип аэростата Lotte, длиной 16 метров, функционирующий на солнечных батареях.

Неприятности

В течение дня солнечные элементы снабжают энергией двигатели, каковые удерживают аппараты в заданном месте, и коммуникационную аппаратуру. Но ночью солнечные батареи ненужны и приходится применять запасенную энергию. Энергию возможно запасать и в аккумуляторных батареях, но они имеют весьма громадную массу, исходя из этого на данный момент самым перспективным считается применение топливных элементов (ячеек).

Принцип работы бортовой совокупности энергообеспечения выглядит следующим образом. Днем солнечные батареи напрямую питают аппаратуру и двигательную установку, а часть энергии идет на расщепление воды (на борту аэростата расположен бак с водой) в электролизере на кислород и водород.

Ночью в игру вступают запасенные кислород и водород. В топливных ячейках они преобразовываются в воду. Наряду с этим получается электроэнергия, а появившаяся вода запасается в емкости.

На следующие дни процесс повторяется. На первый взгляд, казалось бы, логично применять воду (воздушный пар) из воздуха, но на высотах в 20 км влажность равна нулю.

Второй возможностью энергообеспечения беспилотных летательных аппаратов либо свободных аэростатов есть применение СВЧ-излучения (неотёсанным аналогом есть простая микроволновая печка), передаваемого на борт аппарата с почвы. Были совершены опробования данной технологии с энергопередачей на расстояние с мощностью 30 кВт. Эффективность передачи — 54%.

Недочётами таковой технологии, в первую очередь, есть необходимость создания территорий отчуждения, катастрофическая экологичность. (Лишь поразмыслите, что произойдёт с птицей при попадании в зону излучения!)

Привязные аэростаты

Неприятность энергообеспечения весьма легко решается для привязных аэростатов. Нужная нагрузка размещена на борту привязного дирижабля. Энергетическое обеспечение осуществляется по кабелю с почвы.

При помощи челночной совокупности, возможно снабжать аэростат несущим газом, возможно доставлять аппаратуру, а возможно и туристов.

При крейсировании на высоте 20 направляться и нужной нагрузке 200 кг неспециализированная масса совокупности образовывает 4 т, масса троса — 2400 кг при длине 30 км. Трос выполнен из кевлара, и его диаметр образовывает 9 мм. самый критичным участком при подъеме аэростатов есть участок 10−13 км.

Но «бесплатный сыр не редкость лишь в мышеловке» и за все приходится платить. Платой будет создание территорий отчуждения, в которых будет запрещаеться полеты вторых летательных аппаратов, поскольку при столкновении троса с самолетом последний не составит большого труда перерезан. Это событие ограничивает использование привязных дирижаблей в центральной Европе, но возможно очень перспективно в северной Европе, России и Америке, другими словами в государствах с громадными территориями, но с довольно низкими потоками воздушного транспорта.

Все стратосферные платформы имеют фактически однообразную архитектуру: летательный аппарат играет роль вершины беспроводной широкополосной сети, обслуживающей заданный район. К примеру, в любой момент времени один высотный дирижабль, расположенный над Москвой, сможет обслужить до десяти миллионов телефонных абонентов.

Успешная реализация проекта даст скачок в развитии IT. Возможно заявить, что стратосферные платформы станут прорывным достижением для человечества, сравнимым с запуском первого спутника либо возникновением интернета.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№10, август 2003).

Галилео. Дирижабли


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: