Дзен
Телеграм
Не секрет, что сегодня территория специальной военной операции (СВО) на Украине насыщена с обеих противоборствующих сторон дешёвыми, но эффективными дронами-камикадзе. Они летают на всём протяжении фронта от Кинбурнской косы до российской границы в Брянской области. Нет ни одного дня, когда не поступало бы сообщений о применении дронов в Белгородской, Курской и Брянской областях.
Успешное использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в современных боевых действиях рассматривалось как революция в военном деле. Однако события последних лет обнажили их сильную уязвимость к воздействию интегрированных систем противовоздушной обороны и радиоэлектронной борьбы, что привело к переоценке возможностей БПЛА по решению в полном объёме не только стратегических и оперативных, но и тактических задач.
Как БПЛА, так и космические аппараты (КА) оказались неспособными обеспечить целеуказания высокоточного оружия большой дальности, поскольку они не могут постоянно и непрерывно находиться над районами особого внимания в глубине территории противника.
Этих и других недостатков лишены так назваемые псевдокосмические аппараты (ПКА) — перспективное направление развития воздушно-космической техники, занимающее промежуточное положение между традиционными космическими аппаратами и беспилотными летательными устройствами.
Почему их называют псевдокосмическими? Наверное, потому что ПКА выполняют ряд свойственных космическим аппаратам задач, при этом не являясь таковыми.
Псевдокосмические аппараты в псевдокосмосе
В настоящее время стратосферные высоты Земли на уровне 18–30 километров слабо освоены человеком. Этот своеобразный «предкосмос» (англ.: near space) иногда ещё называют «псевдокосмосом». Самолёты забираются туда нечасто, а космические аппараты там отсутствуют. Но эти высоты в воздушном слое Земли очень удобны для скрытого наблюдения.
Во-первых, летательные аппараты на таких высотах могут обозревать зону, сопоставимую с территориями Афганистана или Сирии. При этом они могут длительное время барражировать над одной территорией. В то же время орбитальный спутник достаточно быстро проскакивает местность, зачастую не успевая запечатлеть важные объекты и процессы.
Во-вторых, наземные системы противовоздушной обороны пока не предназначены для поиска и уничтожения малогабаритных и высотных разведчиков. По расчётам, их эффективная площадь рассеивания может достигать 0,01 квадратного метра, поэтому стоимость уничтожения таких аппаратов может быть запредельной. Помимо разведки, подобные высотные беспилотники могут обеспечивать связь и навигацию.
Именно такие аппараты стали назвать «псевдокосмическими» (ПКА).
Всё новое — это хорошо забытое старое
ПКА — это лёгкий планер из композитов, с хорошими аэродинамическими характеристиками, оснащённый высокоэффективными солнечными батареями, аккумуляторами и топливными элементами. На нём установлены малогабаритные электромоторы и лёгкие приборы управления с низким энергопотреблением, способные оперативно и самостоятельно реагировать на нештатные ситуации в полёте.
Такие высотные аппараты отличают небольшая по сравнению с самолётами, но большая по сравнению с БПЛА грузоподъёмность (до 100–200 килограммов) и чрезвычайно маленькая скорость — до нескольких десятков километров в час. Но не в этом их счастье: данным устройствам прсто некуда спешить.
Применение ПКА на атмосферной орбите на высотах 18–25 километров обеспечивает более высокое по сравнению с КА разрешение при съёмке участков земной поверхности в зоне обзора размером до 1000 километров.
ПКА может длительное время барражировать над заданным районом, обеспечивая режим геостационарного наблюдения в локальном масштабе. В отличие от геостационарных КА, он может быть без особых усилий передислоцирован в любой другой локальный район. Например, стратосферный дрон Airbus Zephyr S два года назад продержался над пустыней Сонора в США 42 дня на высоте около 21 километра. Аппарат весит 75 килограммов, при этом берёт на борт 25 кмлограммов сверхсовременного разведывательного оборудования, которое позволяет контролировать на Земле квадрат пощадью 20 на 30 километров.
Airbus Zephyr по стоимости в десять раз дешевле американского БПЛА Global Hawk и в сто раз дешевле спутников типа World View. Замена только одного БПЛА типа Global Hawk на ПКА Zephyr S позволяет сэкономить 2000 тонн горючего в год.
При этом псевдоспутники находятся ниже ионосферы, что повышает точность навигации и определение места источников радиоизлучения. В отличие от спутника, летательный аппарат способен длительное время по-птичьи барражировать над объектом наблюдения, отслеживая все происходящие внизу изменения.
Разработанный корпорацией Boeing беспилотный летательный аппарат Odysseus способен парить в небесах годами. В задачи этого псевдоспутника входит проведение разведки, обеспечение доступа к интернету, проведение метеорологических и климатических наблюдений.
Зарубежные военные эксперты отмечают: имея в распоряжении несколько ПКА, вы получаете возможность применять их под централизованным управлением, выдвигая в район боевых действий, где они могут находиться несколько месяцев, пока вы не дадите команду на возвращение.
С точки зрения военных специалистов, ПКА способны значительно повысить эффективность решения задач раннего обнаружения пуска крылатых ракет, применения зенитно-ракетных комплексов большой дальности, задач информационного обеспечения Сил специальных операций (ССО) при проведении контртеррористических операций.
Сейчас разработка таких аппаратов ведётся в Австралии, США, Японии, Китае и России. Можно с уверенностью сказать, что в ближайшее десятилетие такие высотные дроны возьмут на себя часть работы орбитальных спутников, тем самым хотя бы немного разгрузив орбиту нашей планеты.
Россия опять запаздывает с применением новых технологий
Вот почему за рубежом активизировались работы по созданию и испытаниям ПКА. Аэрокосмическая и оборонная промышленность ведущих стран (США, Великобритания, КНР, ФРГ, Италия) активизировала инновационные работы в направлении создания высотных малозаметных и недорогих БПЛА с длительным нахождением над районами боевых действий типа ПКА.
Как утверждается в материале кандидата технических наук Н. Н. Клименко (НПО Лавочкина) «Смена парадигмы: создание и применение псевдокосмических аппаратов как составная часть „новой космической революции“ и „новой беспилотной революции“», разработкой ПКА заняты более 20 крупных авиакосмических и оборонных компаний. Об интенсивности и значимости этого инновационного направления создания воздушно-космической техники свидетельствует регистрация за последние три года более 170 тысяч патентов (Innovation in drones) этой тематики.
А что же Россия? Первый отечественный экспериментальный высотный дрон разработан в НПО имени С. А. Лавочкина и получил имя Ла-251 «Аист». Он впервые представлен на форуме «Армия-2016». Дрон выполнен по нормальной аэродинамической схеме и представляет собой свободный несущий моноплан с размахом крыла 16 метров и массой около 145 килограммов.
Моноплан имеет две хвостовые балки и четыре двигателя мощностью 3 киловатта, оснащён аккумулятором на 240 ампер-часов. Высота полёта — до 12 тысяч метров, длительность — до 72 часов.
Разрабатывается более крупный «Аист» с размахом крыльев 23 метра и полезной нагрузкой 25 килограммов. Такой псевдоспутник может подняться на высоту 18 километров и находиться в воздухе несколько суток. Ради облегчения конструкции летательному аппарату оставлена одна балка, а количество моторов уменьшено с четырёх до двух. Однако судьба двух описанных выше экспериментальных стратосферных беспилотников «Аист» от НПО Лавочкина до сих пор неизвестна.
В июле 2019 года инженеры из Центрального аэрогидродинамического института имени Н. Е. Жуковского испытали крупноразмерную модель-демонстратор (масштаб 1:6) высотного беспилотника, который сможет находиться в непрерывном полёте несколько недель. Тестирование проводилось в аэродинамической трубе малых скоростей и на данном этапе признано успешным.
Проведённые испытания подтвердили эффективность выбранной конструкторами схемы. Однако начальник сектора отделения аэродинамики самолётов и ракет ФГУП «ЦАГИ» Александр Корнушенко уточнил, что полученная в ходе тестов оценка является предварительной. В дальнейшем некоторые технические характеристики аппарата могут быть скорректированы.
При этом проведённые под эгидой Министерства обороны РФ испытания продемонстрировали возможность передачи с помощью ПКА изображений и видеоинформации по каналам сотовой связи 3G и 4G.
К сожалению, дальнейшему развитию отечественной темы псевдоспутников мешает отсутствие технологий производства литий-серных аккумуляторов с удельной энергоотдачей 400–600 ватт-часов на килограмм. Нужны солнечные батареи с удельной массой 0,32 килограмма на квадратный метр при КПД не менее 20%. Во многом от этого зависит, удастся ли России сократить сложившееся отставание от мировых лидеров.
Конструкторская школа и компетенции российских разработчиков вполне позволяли поставить на крыло несколько моделей отечественных стратосферных разведчиков. Перед началом СВО на это было не менее пяти лет. Но по необъяснимым причинам темы псевдокосмических аппаратов были закрыты. К сожалению, стратосферная революция в небе Украины в исполнении армии России не случилась.
При этом разработка ПКА двигает вперёд технологии солнечных батарей, аккумуляторов и электродвигателей, заставляет снижать вес аппаратуры и её энергопотребление. Любые разработки, двигающие прогресс в смежных областях, крайне полезны.
Конечно, в век реактивных двигателей и гиперскоростей ПКА выглядят анахронизмом наподобие первых самолётов. И применение им придумывают, как тем же «этажеркам». Но мы помним, какой огромный шаг всего за сотню лет сделала мировая авиация! Кто знает: может, через полвека наши дети не смогут представлять свою жизнь без висящих на 30-километровой высоте псевдоспутников?