Stanice výškové plošiny - High-altitude platform station

Vzducholoď Stratobus
Vysokohorská vzducholoď používaná jako nosič HAPS
Satelitní geostacionární vzducholoď

Výšková plošina stanice nebo High-Altitude Pseudo-Satellite (zkráceně: HAPS ) je - v souladu s článkem 1.66A z Mezinárodní telekomunikační Union's (ITU) ITU Radio Regulations (RR) - definována jako „ stanice na objekt na nadmořská výška 20 až 50 km a ve specifikovaném, nominálním, pevném bodě vzhledem k Zemi “.

Každá stanice je klasifikována službou, ve které působí trvale nebo dočasně.

Viz také
Hlavní články: Rozhlasová stanice , Radiokomunikační služba a Vzducholoď

Úvahy o návrhu

Omezení vlivem síly

HAP může být letoun s posádkou nebo bez posádky , balón nebo vzducholoď . Všichni potřebují elektrickou energii, aby udrželi sebe a své užitečné zatížení funkční. Zatímco současné HAPS jsou poháněny bateriemi nebo motory, doba mise je omezena potřebou dobíjení / doplňování paliva. Pro budoucnost se proto uvažuje o alternativních prostředcích. Solární články jsou jednou z nejlepších alternativ, které se v současné době používají pro HAPS ( Helios , Lindstrand HALE).

Výběr nadmořské výšky pro HAPS

Variace profilu větru s nadmořskou výškou zobrazující minimální rychlosti větru mezi 17 a 22 km nadmořskou výškou. (I když se absolutní hodnota rychlosti větru bude lišit v závislosti na nadmořské výšce, trendy (zobrazené na těchto obrázcích) jsou pro většinu míst podobné.) Zdroj. NASA

Ať už jde o vzducholoď nebo letadlo, hlavní výzvou je schopnost HAP udržovat udržování stanic tváří v tvář větru. Je zvolena provozní nadmořská výška mezi 17 a 22 km, protože ve většině oblastí světa to představuje vrstvu relativně mírného větru a turbulencí nad proudem proudu . Ačkoli se profil větru může značně lišit v závislosti na zeměpisné šířce a ročním období, obvykle se získá podobná podoba, jaká je uvedena. Tato nadmořská výška (> 17 km) je také nad obchodními výškami letového provozu, což by se jinak ukázalo jako potenciálně nepřiměřené omezení.

Srovnání se satelity

Další informace o satelitech: Satelitní

Jelikož HAPS pracuje v mnohem nižších nadmořských výškách než satelity, je možné pokrýt malou oblast mnohem efektivněji. Nižší nadmořská výška také znamená mnohem nižší rozpočet na telekomunikační spojení (tedy nižší spotřebu energie) a menší zpáteční zpoždění ve srovnání se satelity. Nasazení satelitu dále vyžaduje značné časové a peněžní zdroje, pokud jde o vývoj a spuštění. HAPS, na druhé straně, jsou poměrně levnější a jsou rychle nasaditelné. Další zásadní rozdíl spočívá v tom, že jakmile je satelit vypuštěn, nelze jej kvůli údržbě přistát, zatímco HAPS ano.

Aplikace

Telekomunikace

Jedno z nejnovějších použití HAPS bylo pro radiokomunikační službu . Výzkum HAPS se aktivně provádí převážně v Evropě, kde je vědci považují za platformu pro poskytování vysokorychlostního připojení uživatelům na plochách až 400 km . Získal značný zájem, protože HAPS bude schopen poskytovat šířku pásma a kapacitu podobnou širokopásmové bezdrátové přístupové síti (jako je WiMAX ) a současně poskytovat oblast pokrytí podobnou oblasti satelitu.

Vzducholodi ve vysokých nadmořských výškách mohou zlepšit schopnost armády komunikovat v odlehlých oblastech, jako jsou ty v Afghánistánu, kde hornatý terén často narušuje komunikační signály.

Dozor a zpravodajství

Jedním z nejlepších příkladů výškové platformy používané pro dohled a bezpečnost je Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk UAV používaný americkým letectvem . Má servisní strop 20 km a může zůstat ve vzduchu nepřetržitě 36 hodin. Nese vysoce propracovaný senzorový systém včetně radarových, optických a infračervených zobrazovačů. Je poháněn turbofan motor a je schopen předávat data digitálních senzorů v reálném čase do pozemní stanice.

Monitorování regionu v reálném čase

Dalším budoucím využitím, které se v současné době zkoumá, je monitorování konkrétní oblasti nebo regionu pro činnosti, jako je detekce povodní, seismické monitorování, dálkový průzkum Země a zvládání katastrof.

Monitorování počasí a životního prostředí

Snad nejběžnějším využitím výškových platforem je monitorování prostředí / počasí. Četné experimenty se provádějí pomocí balónů s vysokou nadmořskou výškou vybavených vědeckým vybavením, které se používá k měření změn prostředí nebo ke sledování počasí. Nedávno začala NASA ve spolupráci s Národním úřadem pro oceán a atmosféru ( NOAA ) používat ke studiu zemské atmosféry Global Hawk UAV.

Jako raketová platforma

Další informace: Rockoon

Vzhledem k výšce je více než 90% atmosférické hmoty pod vysokohorskou plošinou. To snižuje atmosférický odpor pro start rakety. „Podle hrubého odhadu dosáhne raketa, která při startu ze země dosáhne výšky 20 km, 100 km, pokud vystřelí ve výšce 20 km od balónu.“ Taková platforma byla navržena tak, aby umožňovala použití (dlouhých) hromadných ovladačů pro vypouštění zboží nebo lidí na oběžnou dráhu.

Lockheed-Martin High-Altitude Airship (HAA)

United States Department of Defense Missile obrannou agenturou smluvně Lockheed Martin postavit High-Altitude vzducholoď (HAA) ke zvýšení jeho balistická střela systém obrany (BMDS).

Bezpilotní vozidlo typu lehčí než vzduch bylo navrženo pro provoz HAA ve výšce nad 18 000 m ve výšce nad 18 000 mv kvazi-geostacionární poloze, aby bylo zajištěno trvalé udržování orbitální stanice jako monitorovací letecká platforma, telekomunikační relé nebo počasí pozorovatel. Původně navrhli vypustit HAA v roce 2008. Vzducholoď by byla ve vzduchu po dobu až jednoho měsíce a byla určena k průzkumu průměru země o délce 600 mil (970 km). Měl používat solární články k zajištění své energie a během letu by byl bez posádky. Koncept výroby by měl být dlouhý 150 metrů a průměr 46 metrů. Minimalizace hmotnosti. měl být složen z vysoce pevných tkanin a používat technologie lehkého pohonu.

Demonstrační jednotka pro subškály pro tento projekt, „ High Altitude Long Endurance-Demonstrator “ (HALE-D), byla postavena společností Lockheed Martin a zahájena zkušebním letem 27. července 2011, aby demonstrovala klíčové technologie zásadní pro vývoj bezpilotních vzducholodí . Vzducholoď měla dosáhnout výšky 60 000 stop (18 000 m), ale problém s hladinami helia nastal ve výšce 32 000 stop (9 800 m), což jí bránilo v dosažení cílové výšky, a let byl ukončen. Sestoupil a přistál rychlostí asi 20 stop za sekundu v hustě zalesněné oblasti v Pensylvánii. Dva dny po přistání, předtím, než bylo vozidlo získáno z místa nehody, bylo vozidlo zničeno požárem.

Stratosférická vzducholoď

Stratosférický vzducholoď je poháněl vzducholoď projektovaná pro lety ve velmi vysokých nadmořských výškách 30.000 až 70.000 stop (9,1 až 21,3 km). Většina návrhů jsou dálkově ovládaná letadla / bezpilotní prostředky (ROA / UAV ). K dnešnímu dni žádný z těchto návrhů neobdržel povolení od FAA k letu ve vzdušném prostoru USA.

Stratosférická vzducholoď se vyvíjí nejméně v pěti zemích.

První let vzducholodi se stratosférickým pohonem se uskutečnil v roce 1969 a dosáhl 21 000 km po dobu 2 hodin s užitečným zatížením 5 liber (2,3 kilogramu). 4. prosince 2005 tým vedený Výzkumným ústavem jihozápadní (SWRI), sponzorovaný Velením pro vesmírnou a protiraketovou obranu (ASMDC), úspěšně předvedl motorový let stratosférické vzducholodi HiSentinel ve výšce 23 000 stop (23 000 stop). Japonsko a Jižní Korea také plánují nasazení HAA. Jižní Korea provádí letové testy již několik let s vozidlem od společnosti Worldwide Eros .

Letadlo

V lednu 2018 bylo ve vývoji několik systémů:

  • AeroVironment navrhne a vyvine prototypy UAV na solární energii za 65 milionů dolarů pro HAPSMobile, společný podnik financovaný z 95% a vlastněný japonskou telco SoftBank ; jeho prototyp Helios Prototype o rozměrech 247 stop (75 m) poprvé vzlétl v roce 1999 a v roce 2001 dosáhl výšky 96 863 stop (29 524 m), než se v roce 2003 rozpadl; v roce 2002 neslo Pathfinder Plus s roztečí 121 stop (37 m) komunikační náklad na FL650; jeho globální pozorovatel na vodíkový pohon navržený tak, aby zůstal nahoře ve stratosféře, poprvé vzlétl v roce 2010, ale havaroval v roce 2011;
  • Airbus staví Zephyr , který se rozprostírá na 80 m (24 m) a váží méně než 100 lb (45 kg) a je navržen tak, aby zůstal ve vzduchu několik měsíců; verze z roku 2010 letěla 14 dní, zatímco v červenci 2018 letěl Zephyr nepřetržitě 25 dní, 23 hodin a 57 minut;
  • Facebook pracoval na vývoji solárního vysokohorského létajícího křídla UAV Aquila, aby poskytoval připojení k internetu o rozměrech 40 m a hmotnosti 424 kg. V letech 2016 a 2017 uskutečnil dva zkušební lety v malé výšce a je navržen tak, aby zůstal ve vzduchu na FL650 po dobu 90 dnů. 27. června 2018 Facebook oznámil, že zastaví projekt a plánuje, aby drony postavily další společnosti.
  • Thales Alenia Space vyvíjí stratosférickou vzducholoď Stratobus bez posádky, solární pohon , dlouhou 115 m a vážící 6800 kg včetně užitečného zatížení 550 lb. Je určena pro pětiletou misi s ročním servis a prototyp je plánován na konec roku 2020
  • Společnost China Aerospace Science and Technology Corporation letěla v červenci 2017 15hodinovým zkušebním letem se slunečním pohonem UAV na rozpětí 147 stop (45 m) na FL650.
  • Ruská konstrukční kancelář Lavočkin letově testuje LA-252, rozpětí 82 stop (25 m), 255 lb (116 kg), solární UAV, navržený tak, aby zůstal ve vzduchu 100 dní ve stratosféře.

Britská mapovací agentura Ordnance Survey (OS), dceřiná společnost ministerstva pro obchodní, energetickou a průmyslovou strategii , vyvíjí A3, rozpětí křídel 38 m (125 stop), 149 kg (330 lb) se solárním pohonem HAPS navržené zůstat nahoře ve výšce 20 000 m po dobu 90 dnů a nést užitečné zatížení 25 kg (55 lb). OS vlastní 51% britské společnosti Astigan , vedené Brianem Jonesem , která vyvíjí A3 od roku 2014 s letovými testy pro zmenšené modely v roce 2015 a lety s malými výškami v roce 2016. Lety ve velkých výškách by měly začít v roce 2019, testy by měly být dokončeny v 2020 s komerčním uvedením, pokud jde o monitorování , mapování , komunikaci a bezpečnost životního prostředí .

Srbská společnost Composite Technology Team vyvíjí Pupin HAPS , dvouplošníkové tandemové vrtulové solární letadlo.

Viz také

Reference

externí odkazy