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成本不到十分之一 这项技术对卫星发起挑战
新闻来源: 泰伯网    发布时间:2018-01-04

高空伪卫星执行的任务可以包括大气监测、地球遥感、气象观测,凭借其高空悬浮的特点,还可以为地面移动通信提供保障。并且,由于速度相对较慢——每小时约70公里,高空伪卫星几乎可以“悬浮”在观察区上空。此外,高空伪卫星自由灵活,可以移动到更加需要的地区。这种卫星还可以在飞机场起降,这使得把高空伪卫星推到工作高度的费用远远低于卫星发射。

作为卫星替代品的铁杆支持者——谷歌,认为一些高空伪卫星已经通过了纯粹的研究和发展阶段。现在,谷歌发射了一个氦气气球,为波多黎各这个饱受飓风困扰的地方,提供基本的互联网和文本信息服务。另一位坚定支持通过高空平台提供互联网服务的玩家—— Facebook,去年早些时候成功试飞了Aquila无人机。

2017年的伦敦世界空间风险论坛上,Hispasat首席技术官Antonio Abad表示,西班牙电信卫星运营商正在研究高空平台技术,并且已经看到了比小型卫星LEO星座更多的潜力空间。而在最近德国不来梅举行的太空科技博览会上,总部位于柏林的阿尔法公司表示,在高空平台完全投入使用之前,实际上还有很多技术问题需要解决。

刚刚从柏林大学分离出来的阿尔法公司总经理克拉乔表示:“高空平台可以提供与卫星几乎相同的服务,却可以更便宜地做到这一点。”他表示,“也可以更灵活地执行任务,或重复使用平台进行不同的任务。”

关键数据 滞空时间

阿尔法团队目前正在研究一些问题,并设计了一个解决方案,这些问题同样阻碍比他们更有名的竞争对手,他们相信这将允许高空平台运行更长的时间。

最近,空客公司宣布其制造的纯太阳能动力无人机西风之神T(Zephyr T)成功地进行了首飞。空客公司将这些高空无人机称为“高空伪卫星”,这些无人机不会从空中扔炸弹或包裹,而是执行很多原本属于卫星的任务,并能定期返回地面进行更换新电池或新技术装备。

早在2008年,空客公司就着手这些“高空伪卫星”的研发工作,其目的就是为了填补在轨卫星和只能短距飞行的低空无人机之间的空白。2010年,西风之神7打破了世界单次最久飞行记录(14天)。此后,空客公司决定对两种新型高空无人机进行商业化,开发了“西风之神S” 和“西风之神T”这两款高空无人机。

阿尔法认为目前正在开发的Alpha 3型号,将使用最先进的电池和太阳能电池板技术,在空中停留或将长达100天。“之后,平台可以下来,再次充电和运行”克拉乔说,“随着太阳能电池板和电池技术的进步,希望能够运行长达一年的时间,并尽可能无限期地运行。“

在稳定性与载重量间寻找平衡

克拉乔表示,飞机或单翼解决方案(如Facebook的Aquila无人机)遇到的问题,是需要经常与强烈的平流层气流进行“搏斗”。在这种情况下,一方面这些平台需要一个非常长的“翼”来容纳足够数量的太阳能电池,而同时却需要非常轻便,这就使得它们在遭受强风时容易发生弯曲和断裂。克拉乔说,使飞机变得坚固和更重,就会减少平台的载荷量。

阿尔法通过将平台设计成几个翼尖相连接的较小尺寸的飞机,来解决这个问题。

“通过组合几架小型飞机,可以获得较长的机翼长度,以便可以控制风的影响。”克拉乔解释说,“这样可以将飞机打造得更轻,以便更长时间地飞行,并携带更多的有效载荷。”

如果编队中的任何一架飞机遇到技术问题,还可以将其与其他飞机分开,并送到地面站进行维修,而替换的飞机就可以派上用场了。据不完全的估算,这些平台可以为偏远地区提供互联网连接和其他通信服务,并仅占卫星技术成本的10%。

从测试到实际应用

去年,阿尔法用低空飞行的小型模型测试了它的概念。“我们已经使用一辆汽车发射了三架连接的飞机,并观察了飞行性能,以验证我们的飞行控制系统能够处理这样一架飞机。”克拉乔表示,“我们现在正在研究扩展模型,以便能够证明连接各个飞机的解决方案确实可以在更大的范围内使用。”

在不远的将来,气球、飞艇、无人驾驶飞机和其他各种各样的在平流层中停留的伪卫星,可能将会极大的丰富全球通信和地球观测生态系统。