“偽衛星”是什么？太陽能無人機為什么被稱為“偽衛星”？
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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，同時它還是一個高空持續飛行的“偽衛星”。現在人類生活中各種通訊、導航、互聯網等都離不開人造衛星，特別是各國的軍事建設，包括精確制導、防御攔截、偵測搜索等設備也是非常依賴人造衛星。毫不夸張地說，如果一個國家突然無法使用人造衛星，那么這個國家各方面的發展將會瞬間停滯，國防力量也會大打折扣。人造衛星的重要性各國的精英當然也是明白的，所以在發展衛星技術的同時也在研究反衛星技術，比如俄羅斯的S500防空系統，就有著打擊人造衛星的能力，還有美國曾經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星。類似這樣的反衛星技術還有很多，并且已經較為成熟，所以未來一旦國與國之間發生實質性沖突，那么對方的人造衛星將可能成為首選攻擊對象，在沒有衛星可用的情況下，“偽衛星”就會起到巨大作用。一開始“偽衛星”技術是為了彌補太空衛星與地面接收器的信號偏差而誕生的，持續高空飛行的太陽能無人機只是“偽衛星”技術的體現之一，也是目前最能夠發揮“偽衛星”技術的最好方法，后來隨著各國軍事裝備的發展，人們逐漸重視起了它在軍事領域的應用。此次，首飛成功的“啟明星50”太陽能無人機，是航空工業研制的首款超大旋翼比高空低速無人機。它采用了雙機身布局，以太陽能為唯一動力來源，翼展達到了50米。目前“啟明星50”的設計目標是能夠連續飛行7天，像這種持續飛行的太陽能無人機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換率以及能夠更平穩的飛行。“啟明星50”無人機的一大亮點是采用了模塊化設計，可以將雙機身拆開變成兩架飛機，也可以再增加一個機身模塊，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翼產生的升力也就越大，因而能減小飛機的起飛和降落滑跑距離和提高機動性。同時，增加一個機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”的機翼上貼滿的太陽能板。這種無人機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星，所以很適合被用來當成“偽衛星”。它的用處有很多，比如高空偵察、大氣環境監測、通信中繼、森林火情檢測、增強已有的通信服務以及各種軍事運用。其實“啟明星50”并不是我國第一架太陽能無人機。2017年，我國自主研制的“彩虹號”無人機試飛成功，而中國也由此成為了繼英、美兩國之后第三個掌握此技術的國家。“彩虹”號的翼展為45米，留空作業時長大于24小時。2019年，在上海臨港研發近兩年的“墨子II.型”太陽能飛機試飛成功，此無人機翼展達15 米，在 6000 米到 8000 米的高空飛行，一次可以在空中作業 12 小時。這次的“啟明星5 0”是我國目前已知最先進的太陽能無人機，不過有網友認為對比英、美所研制的太陽能無人機還是有些差距的。現在國外已知最先進的太陽能無人機，是美國陸軍與空客公司研制的微風s，此無人機曾經持續飛行了64天最終失聯墜毀，差一點就打破了長時間持續飛行的世界紀錄。補充一個知識點，創造此項最高紀錄的是，1958年兩名飛行員駕駛著一架塞斯納172型飛機連續飛行了64天22小時19分鐘，航程達到了15萬英里，微風S無人機據打破紀錄僅差大概一天的時間。此無人機的翼展是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、雷達系統、以及自動識別系統等。此無人機有著重要的軍事用途，在戰時，當己方衛星被反衛星武器摧毀，此無人機可臨時替代衛星，發揮人造衛星的功能。因為和風s無人機的飛行高度達到了2.5萬米，這個高度普通雷達已經探測不到了，其次該無人機覆蓋范圍比較大，有著20×30千米的覆蓋范圍，如果再搭載紅外線、雷達等探測系統，就能夠輕松收集到高分辨率的圖像和視頻。除此之外，和風S超長的滯空時間完全可以為原本無法通信的地區提供信息連接，在情報、偵察、監視等方面都能起到重要作用，綜合來看，和風S確實已經很不錯了，但它和人們最理想的“偽衛星”還有著很大的差距。其一，它的載荷能力并不強，最多只有五公斤的載荷，也就是說能攜帶的電子設備有限，這就導致了很多人造衛星的功能在它身上無法實現。其二，和風s在空中持續飛行的時長有限，雖然它是目前飛行時長最長的太陽能無人機，但距離理想中的“偽衛星”還差很遠。這兩個問題也是所有研究太陽能無人機“偽衛星”的關鍵所在，也是最難突破的技術難題。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“偽衛星”。但想要將這一想法實現，就得有非常高的升阻比，和極輕的結構重量，以及效率極高且可持續的能源系統等，這就需要解決氣動結構、動力能源等一系列關鍵技術問題。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，但能不能持續地利用太陽能是一大關鍵，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、以及機械系統的磨損等，任何一點問題沒有辦法解決，那么就會拖累整架無人機。所以想要擁有理想中的"偽衛星”就得將各個小問題逐一擊破，這當然是非常難的。目前雖然英美在這項領域起步較早，但也并沒有研制出像“禿鷲”計劃中的“偽衛星”，所以在這項領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先地位。企 業 簡 介吉林龍航無人機科技服務有限公司，成立于2016年2月，公司是一家以無人機研發生產、民用無人機駕駛員培訓、無人機行業應用服務、青少年航空科普教育為主營業務的《國家級高新技術企業》，現在長春和沈陽擁有超過100萬平米專用無人機飛行空域、2000平米無人機實訓教室、超過100架的各類型無人機，可滿足各行業的無人機培訓及應用需求。編輯：周佳慧審核：周 爽 掃碼關注我們