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    太陽能無人機:未來空中革命先鋒|科技創新世界潮

    放大字體  縮小字體 日期:2023-01-11  來源:科技日報  作者:劉霞  瀏覽次數:322
    核心提示:太陽能無人機:未來空中革命先鋒|科技創新世界潮
    太陽能無人機:未來空中革命先鋒|科技創新世界潮

    科技日報記者 劉霞

    2016年7月,貝特朗·皮爾卡和安德烈·博爾施貝格駕駛由瑞士初創企業研制的“陽光動力”2號太陽能飛機,歷時16個月,完成了環球飛行。該飛機沒有耗費一滴燃油,飛行了42438公里。那次飛行不僅創造了紀錄,也向世人宣告:從技術上講,完全可以乘坐不消耗任何化石燃料的飛機環游世界。

    但科學家們的雄心不止于此!2019年,美國企業Skydweller買下了“陽光動力”的知識產權,這家擁有115名員工的公司的新目標是使太陽能飛機實現自動駕駛,即打造由太陽能提供動力的無人機。

    Skydweller并非唯一研制太陽能無人機的企業,德國、英國的多家私企也都在研制太陽能無人機,以便讓其執行監測、通訊、科研等多項任務。

    “陽光動力”可飛行數月無需加油

    據《今日航空》雜志網站報道,Skydweller公司成立于2019年,收購了“陽光動力”2號公司后就開始了雄心勃勃的改造計劃——投資1.9億美元將“陽光動力”2號太陽能飛機改為太陽能無人駕駛飛機。這種飛機能夠飛行數月而無需加油或維修工作。

    由Skydweller航空公司運營的改良型“太陽動力”2號太陽能無人機翼展達71.93米。

    圖片來源:《今日航空》雜志

    據西班牙《世界報》網站5月26日報道,Skydweller公司的太陽能無人機不是一架普通飛機。最驚人的是它的巨大“體型”:翼展達71.93米,上面分布著2900平方英尺的光伏電池。另外還安裝有氫燃料電池,以備不時之需。該飛機的飛行速度在每小時45公里至90公里之間,飛行高度在5000米至1萬米之間。要讓它飛行需要良好的大氣條件,因此必須提前數周制定時間表。

    Skydweller公司首席執行官羅伯特·米勒今年4月19日曾表示,改裝后的“太陽動力”2號的長期目標是根據緯度的不同,實現長達90天的太陽能無人飛行。他相信在“不遠的將來”,就可能實現完全自動駕駛飛機的商業化。

    米勒說:“我們正在逐步安裝和測試自主軟件系統。目前飛機上還有飛行員,這可以使我們在監管框架內保持靈活性,同時不斷增強飛機的自主能力。我們的目標非常明確——讓飛行員監控一個功能越來越強大的系統,這個系統能夠自主執行起飛、著陸等任務。今后我們將拆除駕駛艙,開始完全自主的飛行試驗!

    此外,該飛機的有效載荷為800磅(約363公斤),比MQ-1“捕食者”能攜帶更多雷達和攝像設備。

    米勒和聯合創始人約翰·帕克斯表示,他們的太陽能無人飛機未來還可以在多個領域大顯身手,包括在人口稠密地區執行情報收集、監視和偵察(ISR)任務,也有望服務于緊急航空醫療市場。

    帕克斯說,除了像“捕食者”一樣應用于軍事領域外,這架無人機適飛于中海拔,具有超長續航能力,還可以為偏遠地區居民提供經濟高效的網絡連接。盡管天基連接解決方案還在不斷改進,如太空探索技術公司(SpaceX)的近地軌道衛星“星鏈”( Starlink),但與距離地面300英里以上的衛星相比,在中海拔高度工作的飛機能更好地利用頻譜。

    “高空平臺”集航空航天優點于一身

    此外,也有科學家正在開發其他類型的太陽能無人機,用于科學、通信等領域。

    據德國宇航中心(DLR)官網近日報道,該中心正在研發一種集航天和航空優點于一身的平流層太陽能無人機,來保障未來的科學實驗。

    “高空平臺”alpha概念圖。與飛機和非地球靜止衛星不同的是,“高空平臺”可在任何地點永久部署,并可用于地球觀測領域的許多任務,包括監測航路、冰面,在發生洪水和森林火災時進行偵察等。 圖片來源:DLR官網

    當人們說到地球觀測和全球通信時,立刻會想到衛星。但建造這些衛星并將其送入軌道的成本很高,而且任務結束后留下的殘骸有時會成為空間碎片。而飛機或直升機的部署受到時間和地點因素的限制,且高度依賴于天氣,也不適合執行這些任務。

    據該中心網站介紹,DLR正在研發一種無人駕駛的太陽能平流層飛機,用于執行上述任務。研究人員已將這種無人機命名為“高空平臺”(HAP)alpha。這類飛行器通常為太陽能平臺,能持久地在高度達20千米的平流層底部飛行。

    該項目于2018年啟動,由DLR下屬的飛行系統研究所牽頭,并聯合DLR下屬的16家研究所共同研發。

    據悉,“高空平臺” alpha重36公斤,有效載荷為5公斤,翼展27米,支持軍民兩用。目前計劃于2022年底進行首飛試驗,主要用于航空航天、數字化和安全領域。

    這款飛機預計飛行高度為20公里,遠高于民航飛行高度,不會受到惡劣天氣的影響。只要太陽能充足,這類平臺便能根據其載荷部署在任何地方,執行各類任務。

    “高空平臺”alpha并非唯一能夠提供這些服務的無人機。據媒體報道,2019年,英國國防巨擘BAE Systems公司就試飛了太陽能無人機PHASA-35。

    PHASA-35擁有一雙扁平細長的機翼,機身苗條,翼展35米,重達150公斤,載重約15公斤。

    該團隊聲稱,PHASA-35能在海拔20公里處飛行長達一年,提供通訊、即時監測及遙感探測等服務,是比傳統衛星更加靈活的“偽衛星”。在即將來臨的5G時代,這樣的無人機或許可以成為低成本衛星的替代品。

     
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