Псевдоспутники - взлетят или нет?

Ответ на этот вопрос вполне очевиден, но давайте начнем с того, как они устроены и кому они нужны.

Конструируем псевдоспутник

Возьмём обычный беспилотник... Нет, мультикоптер типа "фантома" не подойдет. Лучше взять аппарат с фиксированным крылом. Такой "самолетик" обычно приводится в движение или ДВС (двигателем внутреннего сгорания) или электродвигателем. А значит, в первом случае, нам надо будет взять с собой в полет бак с химическим топливом (бензином, например), а во-втором, прихватить аккумуляторную батарею. 

Сколько такой беспилотник продержится в воздухе? В случае с ДВС можно рассчитывать на несколько часов, а то и суток. В случае с электродвигателем, как правило, полет будет короче. Люди пока не научились запасать в аккумуляторах энергию с той же плотностью на единицу объема/массы, что дает бак с химтопливом. При желании можно выиграть, если перейти на применение вместо аккумуляторов топливных воздушно-водородных элементов, но это все полумеры... 

Предположим, нам хочется построить такой аппарат, который сможет летать не несколько часов, а неколько недель? месяцев? лет?   Что делать в этом случае? Да и возможно ли такое?

Да! Первым делом, откажемся от ДВС и химического топлива - в длительном полете его взять будет неоткуда. Не гонять же к нашему беспилотнику еще и дозаправщик? Другое дело - электричество! Достаточно поднять наш самолетик повыше, над облаками, и в нашем распоряжении окажется море энергии. Солнечной. Собственно, поднимать придется уже не "самолетик". Если мы хотим, чтобы наш аппарат летал выше облаков, а заодно и выше обычных пилотируемых самолетов, то чтобы никому не мешать и не подвергаться воздействию ветра, нужно забираться на высоты порядка от 20 км и выше, в стратосферу. Там еще есть остатки воздуха, но он порядком разрежен. А значит, нам потребуется немалый размах крыльев. 

Совсем недавно такое было трудно реализовать, большие крылья это большая масса, а значит и много энергии на ее подъем-перемещение. Сейчас, когда в ходу такие материалы, как углепластик и кевлар, можно сделать самолет с размахом крыльев, как у пассажирского боинга, но при этом его вес будет измеряться, не в сотнях тонн, а в сотнях килограмм. 

Итак, мы сделали огромный электросамолет. У него нет пилотской кабины, держать аппарат на курсе в условиях, когда нет ни облаков, ни ветра - задача примитивная, с этим легко справляется плата автопилота. Чуть сложнее компенсировать изгибы мягкого корпуса, для этого разместим на крыле несколько электродвигателей. Энергию, понятно, берем с фотоэлектрических батарей, наклеенных на поверхность гигантского крыла. 

Это днем. Чтобы ночью наш беспилотник не рухнул вниз, оставшись без питания, придется захватить с собой и солидную аккумуляторную батарею, такую, чтобы на всю ночь полета хватило. В итоге схема работы будет такой - весь день наш аппарат заряжает аккумулятор для полета ночью, а заодно постепенно карабкается в атмосфере повыше, а затем всю ночь планирует, постепенно теряя высоту. Двигатели работают и ночью, расходуя энергию батареи, чтобы процесс снижения не был слишком быстрым. И так сутки за сутками - заряд-разряд, вверх-вниз. Например, по круговой траектории. Или по другому заданному маршруту, зависящему от задачи. 

Зачем нужны псевдоспутники?

Да затем же, зачем и обычные, которые мотаются вокруг Земли или зависают на геостационарной орбите. Все они могут раздавать интернет, обеспечивать связь p2p или обеспечивать вещание радиосигналов. И, конечно же, наблюдать, разведывать, шпионить. В общем, полезная штука для государств и корпораций. Себе вы такой вряд ли купите - дорого и ненужно. Отличие атмосферного псевдоспутника от космического аппарата в том, что первому не нужна ракета-носитель для выхода на орбиту. Он все делает сам - сам взлетает, сам набирает высоту, сам приземляется для техобслуживания, раз в квартал или того реже. Выглядит, как немалая экономия. Да и разглядеть с высоты в 20 км можно намного больше, нежели чем с космических высот. 

Кто участвует в гонке псевдоспутников?

Не удивительно, что беспилотные псевдоспутники сейчас наперегонки разрабатывают и испытывают в США, Объединенном королевстве и в Евросоюзе. В России, кстати, тоже такие эксперименты недавно начались. С классической для нас задержкой на несколько лет.  

Фото: Фонд перспективных исследований ; атмосферный спутник, проект "Сова" 

Посмотреть подборку информации о современном статусе темы беспилотных псевдоспутников можно здесь. Перечислю только несколько названий участников рынка: Airbus, Boeing, Google, Facebook, NASA, AeroVironment, Lockheed Martin, Bye Engineering, Atlantic Solar. В основном, как видим, это очень солидные компании. 

+

В завершение отвечу на вопрос заголовка. Да, псевдоспутники, несомненно взлетят! Вопрос только в том, будут ли среди них не только шпионы-разведчики-полицейские, но также и какие-то более полезные для нас с вами. Например, раздающие интернет там, где его нет, как в проектах Google и Facebook.