Интернет поднимут на 20 километров. Питание передадут лучом с земли
В Великобритании хотят превратить стратосферные беспилотники в базовые станции, способные неделями оставаться над одним районом и обеспечивать связь с высоты около 20 км. Главная проблема подобных аппаратов заключается не в радиосвязи, а в энергии, поэтому инженеры собираются передавать электричество с земли направленным радиолучом прямо на крыло самолета.
Британское агентство ARIA выделило £70 млн на программу Enduring Atmospheric Platforms продолжительностью три с половиной года. Финансирование получили 18 команд, которые разрабатывают высотные псевдоспутники HAPS, энергетические системы, средства навигации и архитектуру связи. Такие аппараты должны занять промежуточное положение между наземными вышками и орбитальными спутниками.
Одним из самых необычных проектов стал HAWK компании Space Solar. Инженеры намерены передавать энергию с наземной станции радиоволнами на частоте 5,8 ГГц. В крыло высотного самолета встроят легкую приемную антенну-ректенну, преобразующую радиочастотную энергию обратно в электричество.
Space Solar получила на разработку £1,3 млн. За 36 месяцев компания рассчитывает продвинуть технологию от лабораторной стадии до полноценной летной демонстрации. Наземный передатчик разрабатывает MuWave, а испытательной платформой станет солнечный беспилотник PHASA-35 компании Prismatic, принадлежащей BAE Systems.
PHASA-35 имеет размах крыла 35 метров при массе около 150 кг и рассчитан на полеты выше 66 тыс. футов, примерно 20 км. Солнечные панели вырабатывают электричество днем, аккумуляторы поддерживают аппарат ночью. Британский беспилотник уже проходил стратосферные испытания в 2023 и 2024 годах, включая 24-часовые полеты на высоте более 66 тыс. футов.
Солнечная схема хорошо работает при достаточном освещении, но британская зима создает серьезную проблему из-за короткого дня и длинной ночи. Передача энергии с земли должна уменьшить зависимость от солнечного света и потенциально сократить массу аккумуляторов. Освободившийся запас грузоподъемности можно использовать для дополнительного оборудования связи и датчиков.
ARIA поставила перед участниками конкретную цель: аппарат должен неделю удерживаться над заданным районом и непрерывно обеспечивать полезную нагрузку мощностью 300 Вт. В условиях программы также заложен дальнейший переход к мощности 3 кВт. Целевая масса полезной нагрузки составляет 20 кг, а эксплуатационные расходы разработчики должны снизить ниже £500 в час с перспективой выхода на уровень менее £100.
Высота около 20 км позволяет одной воздушной станции охватывать значительно большую территорию по сравнению с обычной наземной вышкой. Исследователи Университета Йорка, участвующие в программе ARIA, разрабатывают систему для сетей 5G и 6G и рассчитывают покрывать с одного высотного аппарата территорию шириной до 120 км. Основными сценариями называют связь в удаленных районах и местах, где строительство обычной наземной инфраструктуры слишком дорого или сложно.
ARIA рассматривает не только радиопередачу энергии. Среди профинансированных направлений присутствуют лазерная передача мощности, новые солнечные элементы, топливные системы, прогнозирование погоды и навигация с использованием атмосферных процессов. Отдельные команды разрабатывают целые группы высотных аппаратов, которые смогут сменять друг друга или совместно удерживать покрытие над заданной территорией.
Передача энергии на PHASA-35 пока остается экспериментальной технологией. Проект завершится интегрированным летным испытанием, поэтому постоянные стратосферные базовые станции с питанием от наземного радиолуча пока не готовы к коммерческой эксплуатации. Успешная демонстрация должна показать, сможет ли подобная схема поддерживать связь круглосуточно без зависимости от продолжительности светового дня.