伪卫星——颠覆传统的空间无人机

伪卫星——颠覆传统的空间⽆⼈机
在地⾯监控的指引下,Zephyr 8隐匿于⾼速的急流风和天⽓系统之上在特定的区域缓慢地潜⾏着。耐强风的特性使Zephyr 8甚⾄能够以超过100英⾥/⼩时的速度向后飞⾏。
国防部曾经为⾼新电⼦科技的发展提供便利,但是之后受安全否决权的限制不得不做出相应调整,诸如先进的航电系统和导航系统等⾼新电⼦科技被应⽤在民⽤航空领域。在20世纪90年代全球定位系统仅仅
被应⽤在军事⽅⾯,但是现在⼏乎在任何地点⼈⼈都可以实时获取GPS定位的精确数据,汽车和船只可以为到达地点设置精确的导航。
⽬前反⽽是军队需要在很多⽅⾯追赶上⾼新电⼦科技的发展,因为前线部队还在采⽤安全战术⽆线电,⽽这项技术相⽐多年之前并没有多⼤区别,但是在闲暇时间战⼠们却可以通过个⼈的iPad和iPhone进⼊全球的社交媒体。好莱坞或者其他地区的电影⼯作室已经开始制作逼真的电脑⽣成图像,这些图像已经出现在最新的电影和⽹游中,这些技术已超越飞⾏模拟领域的应⽤,正在向ISR(情报、监视、侦查)特殊任务飞机的训练和载泊⽅⾯寻求新的发展空间。
⽬前,⽆论是民⽤还是军⽤的所有这些装置都在很⼤程度上依赖由看不见的太空卫星所提供的巨⼤的不断增长的全球⽹络,是太空卫星使这些宽带和节点共存并提供⽆缝的互联互通。
由此相伴产⽣的两⼤问题是成本和可持续性,第三个问题就是如何报废。发射卫星是相当昂贵的举动,因此新⼀代相对⼩型和简单的发射器正在被研发,⽤来发射结构简单、成本低廉和使⽤寿命有限的空间飞⾏器(被称为“⼩卫星(smallsats)”或“⽴⽅体卫星(cubesats)”)。这些飞⾏器⼀旦进⼊近地轨道将不能被升级或维修。
由于需求与性能随时都在发⽣改变,卫星也需要不断报废并定期更换。卫星在轨运⾏时间可达到15年,超过该时间期限卫星零件的精密度和⼩型化就会发⽣显著变化。因此随着地球周围近太空充斥着
成千上万的⼈⼯平台,如何让通过太空提供的服务以更经济实惠的⽅式持续发展就成为了当务之急。这就是“伪卫星”(pseudo satellite)展现其价值所在的⼤好时机。
想象⼀下⼀个拥有完全⾃给⾃⾜电⼒系统的巨型飞机平台,能够在某个时间在空间站停留长达数⽉,并且凌驾于飞得最⾼的载⼈或⽆⼈的侦察机之上。这样的飞机平台就是⼀双空中的眼睛或者⼀个通信节点,能够完成之前只有⼩卫星才能做到的任务。
当需要更新服务或者升级任何原件或感应器时,该飞机平台就能返回地球⽽另外⼀个这样的平台⽴刻会代替它的位置,因此时刻保证了持续的运⾏能⼒。与执⾏同样任务的⼩卫星相⽐,所需成本却是其很⼩⼀部分。
汽车除霜器⽬前,这样的飞⾏器已经出现,它将对未来产⽣巨⼤的影响,那就是⽆需昂贵的空间发射设施和⽕箭就能将私⼈空间飞⾏器发射到指定位置来提供持久的通信链接。
电热暖水袋经过数年的不懈努⼒,坐落在英国范堡罗的科技研发公司QinetiQ正在开发⼀种靠太阳能发电的⽆⼈飞⾏器物理样机——Zephyr,由于该⽆⼈飞⾏器能够提供有效的负载因⽽将可能得到⼴泛的实际应⽤。该概念机已经被证实在空中的续航能⼒可以从⼏周延长到⼏个⽉,该研发过程打破了世界纪录。
该项⽬已经被空中客车防务及航天公司购买,并且获得⾸个来⾃英国国防部的两架空间飞⾏器的⽣产订单。新⼀代Zephyr 8的飞⾏⾼度将达到65000英尺或者更⾼,能够在陆地或海洋上空进
⾏侦查,巡逻期间不需要任何维修就能在同⼀地区托管通信链路达数周或数⽉。虽然之前据MOD报道称特种部队将加⼤在全球侦查和通信任务上的投资,但该⽆⼈飞⾏器的具体应⽤还未被揭晓。
在地⾯监控的指引下,Zephyr 8隐匿于⾼速的急流风和天⽓系统之上在特定的区域缓慢地潜⾏着。耐强风的特性使Zephyr 8甚⾄能够以超过100英⾥/⼩时的速度向后飞⾏。⽬前通常能够在这样的⾼度下飞⾏的飞⾏器只有协和超⾳速运输机、SR-71和U-2间谍飞机。
根据之前Zephyr 7的技术经验积累——Zephyr 7曾在2010年打破持久性世界纪录(连续14天作业,持续⼯作将近340⼩时),新⼀代Zephyr 8在⽩天利⽤太阳能为电池充电并在晚上依靠所储存的能量保持在同样的⾼度。除此之外没有其他任何⽆⼈飞⾏器能够实现在飞⾏中不需要补充燃料并且续航时间超过80⼩时。
Zephyr 8的翼展达到25⽶,⽐Zephyr 7携带的电池多50%以上,但是质量却较之减少30%。储存的能量被传送给搭载更多负荷的飞⾏器,这种飞⾏器通常被设计成能够在太空中持续停留⼀个多⽉。虽然最初是为了满⾜军⽅的需求,但是Zephyr也能够应⽤到⼈道主义任务、精确的农业监控以及环境和安全监控领域。Zephyr还可以为通信信号微弱或没有信号的边远地区提供⽹络覆盖。
⽬前,随着环保性能越来越成为研制新款飞⾏器的主要考虑因素之⼀,Zephyr利⽤太阳能飞⾏并且充电、安装尺⼨较⼩的电动机、⼆氧化碳零排放以及不消耗燃料的特点都为其⼤⼤加分。⽤Zephyr替代n-苯基咔唑
js防水涂膜不锈钢精密冲压⼀架传统的⽆⼈飞⾏器每年能够节省2000吨燃料。
虽然能够执⾏艰巨的任务,但是Zephyr的重量却相当轻——只有30kg。如此有效的飞⾏能够让Zephyr即使在动⼒被关掉的情况下仍然能够持续30⼩时抵达地⾯或与地⾯的距离在12⽶以内。
虽然Zephyr的结构能够承载5倍于⾃⾝的重量,但其所采⽤的材料却是超薄纤维,厚度相当于⼈类的⼀根头发。整体的设计细节(包括在元器件⽅⾯与⼀家“⼀级⽅程式”供应商的合作)是个如此敏感的话题,以⾄螺旋桨叶尖的设计都受到严格保密。相当于预计载荷2.5倍的重量被施加到每根翼肋上来测试飞⾏器的结构强度。这样的载荷让机体结构受到最⼤程度的弯曲,使上翘的翼尖偏转到机⾝下⾯,以此来展⽰结构的重量虽然很轻却具有超强的鲁棒性。
“伪卫星”的提出是⼀次振奋⼈⼼的超越单纯⽆⼈飞⾏器的变⾰。这些“伪卫星”可以具有相对⾃主能⼒,不仅可以按照预先选定的航线飞⾏,也可以根据地⾯的指令重新调遣。“伪卫星”在极限⾼度飞⾏⽆需使其增加重量的感应及抗⼲扰设备,⽽且也不需要⾃我防御措施。
同时应⽤传统载⼈飞⾏器和⽆⼈空中平台,⼆者可靠性和实⽤性的⼤⼩将通过时间来验证。⽆⼈空中平台总是能够搭载更重的负荷甚⾄是武器,但把所有控制和⽀持设施考虑在内,⼤型或中型⽆⼈空中平台与载⼈飞⾏器的运营成本相当。
现在卫星提供的基本监测和通信能⼒只限定在空间站能够覆盖的范围内,⼀旦空间站偏离位置,就需要其他空间站来提供持续的覆盖,但这样做的成本是⾮常昂贵的。
如果Zephyr这类“伪卫星”仅仅被简单地看做是另⼀种⽆⼈飞⾏器,其能⼒将受到很⼤限制。同样,如果被视为只是⼀个卫星的替代品,那可能看起来还不如不做更换。热顶结晶器
但是如果有⼈能换个⾓度发掘Zephyr的潜⼒,⽐如将它视为具有突破性的空间平台或是颠覆性的新技术,Zephyr将会⾮常感激。因为相⽐其他任何空中平台,Zephyr能够以更低的所有权和运营成本来提供具有巨⼤商业价值且负担得起的空中投资以及安全的军事通信能⼒。从这个⾓度看,Zephyr可能真的会带来游戏规则的颠覆。
⽂章来源:Aerospace Manufacturing    由⽅红⽟编译,整理

本文发布于:2024-09-24 09:24:05,感谢您对本站的认可!

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