平流層偽衛(wèi)星來了：德國航空航天中心研發(fā)替代衛(wèi)星的平流層無人機
2021年5月21日 12:42瀏覽：2396 評論：1
地球觀測和全球通信——這兩個詞立刻讓人想起衛(wèi)星。建造這些衛(wèi)星并將它們送入軌道的費用很高，而且在任務結(jié)束時，它們的殘骸有時會留下來成為空間碎片。然而，飛機或直升機也不是完成這些任務的理想選擇。他們的部署受到時間和地點因素的限制，并且飛行高度依賴于天氣。
近日來自德國德國航空太空中心的一個研究小組正在研究和開發(fā)一種無人駕駛的太陽能平流層飛機，這種飛機結(jié)合了航天和航空的優(yōu)勢，將用于未來的科學實驗。
Alpha HAP 設計研究(圖片來源: DLR)
德國航空航天中心的研究人員將他們的技術運營商命名為 HAP alpha。“ HAP 代表‘高空平臺’,”來自德國航空航天中心飛行系統(tǒng)研究所的 Florian Nikodem 解釋說。“它們通常是太陽能平臺，常駐在海拔20公里的平流層下部。”
在這個高度，他們飛行遠高于民用空中交通空域，甚至天氣因素都不需考慮。只要有足夠的太陽能，它們可以部署在任何地方，并且根據(jù)它們的有效載荷，可以用于各種任務。一旦到達平流層下部，它們不受天氣影響，也不受任務持續(xù)時間的影響，因為飛船上沒有乘員。這就是它們區(qū)別于傳統(tǒng)飛機的地方。
高空平臺(HAP) alpha 重36公斤，有效載荷能力為5公斤，翼展27米，預計飛行高度為20公里。HAP 項目于2018年啟動，第一次飛行計劃在2022年底進行。該平臺可以同時應用于民用和軍事領域。
“阿爾法”高空平臺無人機，預計將飛行到20公里的高度
高空平臺重36公斤，有效載荷5公斤，翼展27米，預計飛行高度20公里
與飛機和非地球靜止衛(wèi)星不同，平流層通信衛(wèi)星可以永久駐扎在任何地點。與載人飛機不同，它們是自動操作的——就像衛(wèi)星一樣。然而，與衛(wèi)星不同的是，它們的起飛和著陸能力允許維護和更改有效載荷。除了遙感或地球觀測測量等常規(guī)應用之外，平流層通信系統(tǒng)還可以在危機地區(qū)開展業(yè)務，或作為通信網(wǎng)絡的樞紐。
17個德國航天中心的研究所和設施參與了德國航天中心的內(nèi)部高空平臺(HAP) alpha跨部門項目: 飛行系統(tǒng)研究所、復合結(jié)構(gòu)和適應系統(tǒng)研究所、航空彈性研究所、空氣動力學和流動技術研究所、飛行制導研究所、通信和導航研究所、軟件技術研究所、系統(tǒng)技術研究所、系統(tǒng)動力學和控制研究所、德國遙感數(shù)據(jù)中心、微波和雷達研究所、遙感技術研究所、光學傳感系統(tǒng)研究所、大氣物理研究所、空間操作和航天員培訓設施、機器人和機電一體化研究所以及網(wǎng)絡能源系統(tǒng)研究所。
事實上，這種以太陽能為能源的臨近空間長航時無人機并不鮮見，而是當前臨近空間飛行器的研究熱點。其中最為著名的是空客的西風S。2018年7月11日，空客西風S無人機首飛，在飛行了25天23小時57分鐘后于8月5日降落于亞利桑那沙漠，創(chuàng)造了飛行時間和飛行高度的非官方記錄。日本軟銀公司公司投資的sunglider無人機，具有78 m超大翼展，最多可以承載68 kg有效載荷，其中2020年9月21日的飛行持續(xù)了20小時16分鐘，在平流層度過了5 h 38 min、達到62500英尺（約19 km）高度。其它例如美國的Swift，韓國的EVA-3，英國的PHASA-35，中國航天科技十一院的彩虹T4都是同類型的無人機，分別取得了不同的進展。
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