高空偽衛(wèi)星執(zhí)行的任務(wù)可以包括大氣監(jiān)測、地球遙感、氣象觀測,憑借其高空懸浮的特點,還可以為地面移動通信提供保障。并且,由于速度相對較慢——每小時約70公里,高空偽衛(wèi)星幾乎可以“懸浮”在觀察區(qū)上空。此外,高空偽衛(wèi)星自由靈活,可以移動到更加需要的地區(qū)。這種衛(wèi)星還可以在飛機場起降,這使得把高空偽衛(wèi)星推到工作高度的費用遠遠低于衛(wèi)星發(fā)射。
作為衛(wèi)星替代品的鐵桿支持者——谷歌,認為一些高空偽衛(wèi)星已經(jīng)通過了純粹的研究和發(fā)展階段。現(xiàn)在,谷歌發(fā)射了一個氦氣氣球,為波多黎各這個飽受颶風(fēng)困擾的地方,提供基本的互聯(lián)網(wǎng)和文本信息服務(wù)。另一位堅定支持通過高空平臺提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的玩家—— Facebook,去年早些時候成功試飛了Aquila無人機。
在2017年的倫敦世界空間風(fēng)險論壇上,Hispasat首席技術(shù)官Antonio Abad表示,西班牙電信衛(wèi)星運營商正在研究高空平臺技術(shù),并且已經(jīng)看到了比小型衛(wèi)星LEO星座更多的潛力空間。而在最近德國不來梅舉行的太空科技博覽會上,總部位于柏林的阿爾法公司表示,在高空平臺完全投入使用之前,實際上還有很多技術(shù)問題需要解決。
剛剛從柏林大學(xué)分離出來的阿爾法公司總經(jīng)理克拉喬表示:“高空平臺可以提供與衛(wèi)星幾乎相同的服務(wù),卻可以更便宜地做到這一點。”他表示,“也可以更靈活地執(zhí)行任務(wù),或重復(fù)使用平臺進行不同的任務(wù)。”
關(guān)鍵數(shù)據(jù) 滯空時間
阿爾法團隊目前正在研究一些問題,并設(shè)計了一個解決方案,這些問題同樣阻礙比他們更有名的競爭對手,他們相信這將允許高空平臺運行更長的時間。
最近,空客公司宣布其制造的純太陽能動力無人機西風(fēng)之神T(Zephyr T)成功地進行了首飛??湛凸緦⑦@些高空無人機稱為“高空偽衛(wèi)星”,這些無人機不會從空中扔炸彈或包裹,而是執(zhí)行很多原本屬于衛(wèi)星的任務(wù),并能定期返回地面進行更換新電池或新技術(shù)裝備。
早在2008年,空客公司就著手這些“高空偽衛(wèi)星”的研發(fā)工作,其目的就是為了填補在軌衛(wèi)星和只能短距飛行的低空無人機之間的空白。2010年,西風(fēng)之神7打破了世界單次最久飛行記錄(14天)。此后,空客公司決定對兩種新型高空無人機進行商業(yè)化,開發(fā)了“西風(fēng)之神S” 和“西風(fēng)之神T”這兩款高空無人機。
阿爾法認為目前正在開發(fā)的Alpha 3型號,將使用最先進的電池和太陽能電池板技術(shù),在空中停留或?qū)㈤L達100天。“之后,平臺可以下來,再次充電和運行”克拉喬說,“隨著太陽能電池板和電池技術(shù)的進步,希望能夠運行長達一年的時間,并盡可能無限期地運行。“
在穩(wěn)定性與載重量間尋找平衡
克拉喬表示,飛機或單翼解決方案(如Facebook的Aquila無人機)遇到的問題,是需要經(jīng)常與強烈的平流層氣流進行“搏斗”。在這種情況下,一方面這些平臺需要一個非常長的“翼”來容納足夠數(shù)量的太陽能電池,而同時卻需要非常輕便,這就使得它們在遭受強風(fēng)時容易發(fā)生彎曲和斷裂。克拉喬說,使飛機變得堅固和更重,就會減少平臺的載荷量。
阿爾法通過將平臺設(shè)計成幾個翼尖相連接的較小尺寸的飛機,來解決這個問題。
“通過組合幾架小型飛機,可以獲得較長的機翼長度,以便可以控制風(fēng)的影響。”克拉喬解釋說,“這樣可以將飛機打造得更輕,以便更長時間地飛行,并攜帶更多的有效載荷。”
如果編隊中的任何一架飛機遇到技術(shù)問題,還可以將其與其他飛機分開,并送到地面站進行維修,而替換的飛機就可以派上用場了。據(jù)不完全的估算,這些平臺可以為偏遠地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)連接和其他通信服務(wù),并僅占衛(wèi)星技術(shù)成本的10%。
從測試到實際應(yīng)用
去年,阿爾法用低空飛行的小型模型測試了它的概念。“我們已經(jīng)使用一輛汽車發(fā)射了三架連接的飛機,并觀察了飛行性能,以驗證我們的飛行控制系統(tǒng)能夠處理這樣一架飛機。”克拉喬表示,“我們現(xiàn)在正在研究擴展模型,以便能夠證明連接各個飛機的解決方案確實可以在更大的范圍內(nèi)使用。”
在不遠的將來,氣球、飛艇、無人駕駛飛機和其他各種各樣的在平流層中停留的偽衛(wèi)星,可能將會極大的豐富全球通信和地球觀測生態(tài)系統(tǒng)。
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