“偽衛(wèi)星”是什么？太陽能無人機(jī)為什么被稱為“偽衛(wèi)星”？
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注意看這個大型“晾衣架”，你知道它是什么嗎？這是中國自主研制的“啟明星50”大型太陽能無人機(jī)，同時它還是一個高空持續(xù)飛行的“偽衛(wèi)星”。現(xiàn)在人類生活中各種通訊、導(dǎo)航、互聯(lián)網(wǎng)等都離不開人造衛(wèi)星，特別是各國的軍事建設(shè)，包括精確制導(dǎo)、防御攔截、偵測搜索等設(shè)備也是非常依賴人造衛(wèi)星。毫不夸張地說，如果一個國家突然無法使用人造衛(wèi)星，那么這個國家各方面的發(fā)展將會瞬間停滯，國防力量也會大打折扣。人造衛(wèi)星的重要性各國的精英當(dāng)然也是明白的，所以在發(fā)展衛(wèi)星技術(shù)的同時也在研究反衛(wèi)星技術(shù)，比如俄羅斯的S500防空系統(tǒng)，就有著打擊人造衛(wèi)星的能力，還有美國曾經(jīng)透露的中繼反射鏡反射能量試驗，這種中繼反射鏡安裝在空中或者太空平臺上，可以利用激光跟蹤干擾或擊落人造衛(wèi)星。類似這樣的反衛(wèi)星技術(shù)還有很多，并且已經(jīng)較為成熟，所以未來一旦國與國之間發(fā)生實質(zhì)性沖突，那么對方的人造衛(wèi)星將可能成為首選攻擊對象，在沒有衛(wèi)星可用的情況下，“偽衛(wèi)星”就會起到巨大作用。一開始“偽衛(wèi)星”技術(shù)是為了彌補太空衛(wèi)星與地面接收器的信號偏差而誕生的，持續(xù)高空飛行的太陽能無人機(jī)只是“偽衛(wèi)星”技術(shù)的體現(xiàn)之一，也是目前最能夠發(fā)揮“偽衛(wèi)星”技術(shù)的最好方法，后來隨著各國軍事裝備的發(fā)展，人們逐漸重視起了它在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。此次，首飛成功的“啟明星50”太陽能無人機(jī)，是航空工業(yè)研制的首款超大旋翼比高空低速無人機(jī)。它采用了雙機(jī)身布局，以太陽能為唯一動力來源，翼展達(dá)到了50米。目前“啟明星50”的設(shè)計目標(biāo)是能夠連續(xù)飛行7天，像這種持續(xù)飛行的太陽能無人機(jī)一般飛行高度均在平流層，也就是兩萬米以上，飛行速度也只有100千米每小時，因為這樣有更好的光電轉(zhuǎn)換率以及能夠更平穩(wěn)的飛行。“啟明星50”無人機(jī)的一大亮點是采用了模塊化設(shè)計，可以將雙機(jī)身拆開變成兩架飛機(jī)，也可以再增加一個機(jī)身模塊，這樣就會擁有更大的展弦比。所謂展弦比，就是翼展的平方除以翼面積，在相同條件下展弦比越大的機(jī)翼產(chǎn)生的升力也就越大，因而能減小飛機(jī)的起飛和降落滑跑距離和提高機(jī)動性。同時，增加一個機(jī)身模塊也能接收更多的光能，使它在空中飛行的時間更長，因為“啟明星50”的機(jī)翼上貼滿的太陽能板。這種無人機(jī)因為有著超長的滯空時間和比較高的飛行高度就像人造衛(wèi)星，所以很適合被用來當(dāng)成“偽衛(wèi)星”。它的用處有很多，比如高空偵察、大氣環(huán)境監(jiān)測、通信中繼、森林火情檢測、增強(qiáng)已有的通信服務(wù)以及各種軍事運用。其實“啟明星50”并不是我國第一架太陽能無人機(jī)。2017年，我國自主研制的“彩虹號”無人機(jī)試飛成功，而中國也由此成為了繼英、美兩國之后第三個掌握此技術(shù)的國家。“彩虹”號的翼展為45米，留空作業(yè)時長大于24小時。2019年，在上海臨港研發(fā)近兩年的“墨子II.型”太陽能飛機(jī)試飛成功，此無人機(jī)翼展達(dá)15 米，在 6000 米到 8000 米的高空飛行，一次可以在空中作業(yè) 12 小時。這次的“啟明星5 0”是我國目前已知最先進(jìn)的太陽能無人機(jī)，不過有網(wǎng)友認(rèn)為對比英、美所研制的太陽能無人機(jī)還是有些差距的。現(xiàn)在國外已知最先進(jìn)的太陽能無人機(jī)，是美國陸軍與空客公司研制的微風(fēng)s，此無人機(jī)曾經(jīng)持續(xù)飛行了64天最終失聯(lián)墜毀，差一點就打破了長時間持續(xù)飛行的世界紀(jì)錄。補充一個知識點，創(chuàng)造此項最高紀(jì)錄的是，1958年兩名飛行員駕駛著一架塞斯納172型飛機(jī)連續(xù)飛行了64天22小時19分鐘，航程達(dá)到了15萬英里，微風(fēng)S無人機(jī)據(jù)打破紀(jì)錄僅差大概一天的時間。此無人機(jī)的翼展是25米，全重僅有75公斤，可以飛到2.32萬米的高空，并且有著5公斤左右的載荷能力，包括可以攜帶各類傳感器、雷達(dá)系統(tǒng)、以及自動識別系統(tǒng)等。此無人機(jī)有著重要的軍事用途，在戰(zhàn)時，當(dāng)己方衛(wèi)星被反衛(wèi)星武器摧毀，此無人機(jī)可臨時替代衛(wèi)星，發(fā)揮人造衛(wèi)星的功能。因為和風(fēng)s無人機(jī)的飛行高度達(dá)到了2.5萬米，這個高度普通雷達(dá)已經(jīng)探測不到了，其次該無人機(jī)覆蓋范圍比較大，有著20×30千米的覆蓋范圍，如果再搭載紅外線、雷達(dá)等探測系統(tǒng)，就能夠輕松收集到高分辨率的圖像和視頻。除此之外，和風(fēng)S超長的滯空時間完全可以為原本無法通信的地區(qū)提供信息連接，在情報、偵察、監(jiān)視等方面都能起到重要作用，綜合來看，和風(fēng)S確實已經(jīng)很不錯了，但它和人們最理想的“偽衛(wèi)星”還有著很大的差距。其一，它的載荷能力并不強(qiáng)，最多只有五公斤的載荷，也就是說能攜帶的電子設(shè)備有限，這就導(dǎo)致了很多人造衛(wèi)星的功能在它身上無法實現(xiàn)。其二，和風(fēng)s在空中持續(xù)飛行的時長有限，雖然它是目前飛行時長最長的太陽能無人機(jī)，但距離理想中的“偽衛(wèi)星”還差很遠(yuǎn)。這兩個問題也是所有研究太陽能無人機(jī)“偽衛(wèi)星”的關(guān)鍵所在，也是最難突破的技術(shù)難題。美國曾提出一個非常不錯的想法名為“禿鷲”計劃，它有著幾百公斤的最大載荷，能夠在空中飛行數(shù)年，飛行高度在1.7萬米到2.7萬米之間，這就是一架非常理想的太陽能無人機(jī)“偽衛(wèi)星”。但想要將這一想法實現(xiàn)，就得有非常高的升阻比，和極輕的結(jié)構(gòu)重量，以及效率極高且可持續(xù)的能源系統(tǒng)等，這就需要解決氣動結(jié)構(gòu)、動力能源等一系列關(guān)鍵技術(shù)問題。打個比方，就拿太陽能來說，雖然太陽的能量對人類來說取之不盡、用之不竭，但能不能持續(xù)地利用太陽能是一大關(guān)鍵，這就要考慮到硬件問題了。比如太陽能板的老化，電池儲電量的衰退、以及機(jī)械系統(tǒng)的磨損等，任何一點問題沒有辦法解決，那么就會拖累整架無人機(jī)。所以想要擁有理想中的"偽衛(wèi)星”就得將各個小問題逐一擊破，這當(dāng)然是非常難的。目前雖然英美在這項領(lǐng)域起步較早，但也并沒有研制出像“禿鷲”計劃中的“偽衛(wèi)星”，所以在這項領(lǐng)域中英美還有很多問題要解決。雖然中國在這方面的研究，對比英美的確有些差距，但中國的速度，世界人民是有目共睹的，我相信要不了多久就會取得領(lǐng)先地位。企 業(yè) 簡 介吉林龍航無人機(jī)科技服務(wù)有限公司，成立于2016年2月，公司是一家以無人機(jī)研發(fā)生產(chǎn)、民用無人機(jī)駕駛員培訓(xùn)、無人機(jī)行業(yè)應(yīng)用服務(wù)、青少年航空科普教育為主營業(yè)務(wù)的《國家級高新技術(shù)企業(yè)》，現(xiàn)在長春和沈陽擁有超過100萬平米專用無人機(jī)飛行空域、2000平米無人機(jī)實訓(xùn)教室、超過100架的各類型無人機(jī)，可滿足各行業(yè)的無人機(jī)培訓(xùn)及應(yīng)用需求。編輯：周佳慧審核：周 爽 掃碼關(guān)注我們