На смену спутникам придут воздушные шары?

09.06.18 | 15:46

Высотные аэростаты когда-то проложили дорогу в космос искусственным спутникам Земли. Есть ли шанс на то, что спустя десятилетия они могут прийти спутникам на смену и станут заниматься всем - от прогнозов погоды до военной разведки?

Сценка из ближайшего будущего: туристы, находясь высоко над Землей, в восхищении выглядывают из иллюминаторов. Они зачарованы видом черного, усеянного звездами пространства вокруг них и голубого искривленного горизонта внизу.

Но это не космический корабль. Они находятся в капсуле огромного воздушного шара, запущенного… нет, не из Хьюстона. Из Монголии. Туристы, естественно, китайцы.

В 1958 году СССР удивил мир, запустив на орбиту первый искусственный спутник. Американцы в спешке создали НАСА, чтобы не отстать, и в итоге превратились в могущественную космическую державу.

Ныне без спутников не обойтись ни в связи, ни в слежении за погодой, ни в навигации, ни в других областях человеческой деятельности. Однако 60 лет спустя после запуска советского спутника высотные воздушные шары намерены составить его потомкам конкуренцию.

Например, аэростаты связи могут летать гораздо ниже над Землей, на высоте 30 км, и стоить значительно меньше (чуть ли не в 100 раз дешевле), чем спутники. Их можно возвращать на Землю для ремонта или апгрейда.

НАСА начала запускать первые стратостаты еще в 1950-х. Сейчас агентство использует их для исследования атмосферы, наблюдений за Землей и изучения космических лучей.

Эти шары огромны (некоторые из них в семь раз больше лондонского собора Св. Павла), сделаны из пластика толщиной в сэндвич и наполняются гелием.

Их слабое место - они способны летать только движимые ветром, и только в последние годы этими шарами более или менее научились управлять.

Таким аппаратам, как советский Спутник-3, дорогу в космос помогли проложить воздушные шары

Правообладатель иллюстрацииGETTY IMAGESImage captionТаким аппаратам, как советский Спутник-3, дорогу в космос помогли проложить воздушные шары

"Мы учимся навигации в совершенно новой области, - говорит Джеффри Мэнбер, глава американской космической компании Nanoracks. - Для меня это - как возвращение в те давно прошедшие дни, когда корабли плавали по звездам и подгоняемые ветрами".

Один из верхних слоев атмосферы называется стратосферой потому, что он стратифицирован, расслоен на множество более мелких слоев, где на разных высотах ветры дуют в разных направлениях.

В принципе воздушный шар может лететь в нужном направлении, просто выбрав правильную высоту и ветер.

Проект Loon, принадлежащий гугловскому холдингу Alphabet, стал одним из первых, в котором исследуют возможность использования этих ветров, дующих во встречных направлениях, чтобы обеспечить связь в отдаленных районах планеты или зонах бедствия.

Первоначальным планом было запускать один за другим воздушные шары, следующие за преобладающим ветром, но исследователи затем обнаружили, что шар может оставаться более или менее на месте, используя разные ветры на разных высотах.

Сложные автоматизированные алгоритмы меняют высоту, чтобы попасть на нужный ветер.

Проект Loon предоставлял доступ в интернет 300 тыс. человек в Пуэрто-Рико после того, как в 2017 году ураган Мария уничтожил там инфраструктуру. Этим было доказано, что концепция работает, хотя и находится пока в экспериментальной стадии.

Стратолиты могут переписать правила игры в сфере воздушной разведки, считает адмирал Керт Тидд

Правообладатель иллюстрацииGETTY IMAGESImage captionСтратолиты могут переписать правила игры в сфере воздушной разведки, считает адмирал Керт Тидд

Базирующаяся в Лас-Вегасе компания WorldView планирует использовать свои воздушные шары, которые называет стратолитами, не только для связи, но и как платформу для наблюдений за нашей планетой.

"Примеры применения можно приводить бесконечно, - говорит представитель WorldView Анджелика Делюччиа Моррисси. - Можно наблюдать за лесами и предупреждать о возникновении пожара на самом раннем этапе. Можно следить за отдаленным уголками океана, чтобы пресекать пиратство. А можно осуществлять мониторинг посевов, заботясь об урожае".

Три года назад проект WorldView казался не более чем мечтой, но после серии воздушных испытаний, амбициозность которых всё возрастала, компания получила контракты и от правительства, и от коммерческих заказчиков.

А эксперты по вопросам обороны считают стратолиты новым средством воздушной разведки.

"Думаем, что потенциально это может переписать правила игры в этой сфере, - сказал после успешных испытаний стратолита адмирал Керт Тидд, командующий Объединенного командования ВС США в зоне Центральной и Южной Америки. - Отличная разведывательная платформа, с большой продолжительностью работы".

Воздушные шары проекта Loon уже использовались в некоторых спасательных операциях

Правообладатель иллюстрацииGETTY IMAGESImage captionВоздушные шары проекта Loon уже использовались в некоторых спасательных операциях

Эта технология поможет и следить в реальном времени за погодой - например, за тем, как ведет себя ураган. Американское Национальное управление океанических и атмосферных исследований ей очень заинтересовалось.

Нынешние стратолиты способны нести нагрузку в 50 кг и, благодаря солнечным батареям, могут работать практически бесконечно, лишь бы было достаточно энергии для осуществления коммуникаций и работы радара.

Более крупные шары, которые смогут нести больший вес, сейчас в разработке. Долгосрочные планы включают стратосферный туризм и доставку грузов.

Выполнив задачу, стратолит подходит к заданной точке и плавно опускается на землю. Примерно так же можно доставлять продовольствие и медикаменты в чрезвычайных ситуациях или в отдаленные районы - по всей планете.

Обнаружить способ дешево запускать на орбиту кубсаты - это как найти Святой Грааль

Но и конкуренты не дремлют - особенно из Китая. Компания KuangChi Science (KC), основанная в 2010 году в Шэньчжене, специализируется на воздушных судах и технологиях связи. Она разрабатывает воздушный шар Traveller ("Путешественник") и свою версию навигации в стратосфере с помощью ветров.

Использование воздушных шаров в телекоммуникациях, по словам главы компании Чжоу Фея, будет стоить от одной десятой до одной сотой того, что сейчас стоит спутниковая система с аналогичными функциями.

Кроме того, "Путешественник" будет способен доставить прямиком в стратосферу капсулу с шестью пассажирами.

В октябре прошлого года KuangChi осуществила запуск на высоту в 21 км и благополучно вернула на Землю воздушный шар с черепахой на борту. Это может открыть дорогу запускам с туристами уже к 2021 году. Место в капсуле будет стоить примерно 96 600 долларов США.

За последние три года компания WorldView осуществила серию испытательных полетов

Правообладатель иллюстрацииWORLD VIEWImage captionЗа последние три года компания WorldView осуществила серию испытательных полетов

Чжоу Фей говорит, что "Путешественник" может также служить запасной платформой для запусков космических кораблей.

Это означает, что ракета будет доставляться им в верхние слои атмосферы, а там - для выхода на орбиту - она запустит менее мощный двигатель, чем если бы надо было взлететь с поверхности Земли.

Такой способ мог бы быть полезен для растущего рынка крошечных кубсатов, малых и сверхмалых искусственных спутников Земли.

"Ученые сейчас лихорадочно ищут способ дешево запускать на орбиту кубсаты, - поясняет Джеффри Мэбер, компания которого, Nanoracks, сотрудничает с KuangChi в программе Traveller. - Обнаружить его - это как найти Святой Грааль".

Кроме того, воздушные шары могут быть своего рода воздушной базой - с них можно запускать летательные аппараты, как это уже было сделано в 2017 году, когда коллектив ученых китайской Академии наук запустил таким образом из стратосферы два маленьких дрона.

Это может применяться в исследованиях и спасательных операциях: сенсоры на шаре определяют правильное место, сбрасывают дроны, а те изучают местность уже более детально. Ученые считают, что такой воздушный шар может нести сотни дронов.

Такие пожары, как этот в индийском штате Химачал-Прадеш (июнь 2018 г.), можно будет отслеживать с воздушных шаров, чтобы подавлять в самом зародыше

Правообладатель иллюстрацииGETTY IMAGESImage captionТакие пожары, как этот в индийском штате Химачал-Прадеш (июнь 2018 г.), можно будет отслеживать с воздушных шаров, чтобы подавлять в самом зародыше

Китайское оборонное ведомство тоже заинтересовалось использованием стратосферы. Эти слои атмосферы никто не контролирует (пока!), и стратосферные воздушные шары для военных - недорогое средство ведения военной разведки. Что в итоге приведет к заключению контрактов на их разработку.

Можно прогнозировать, что в ближайшем будущем воздушные шары все чаще станут использовать для воздушного туризма, а также как звенья телекоммуникационных систем и (куда же без этого?) разведки.

Новая гонка в воздушном пространстве, совсем рядом с космосом, набирает обороты, и хотя пока Америка лидирует, Китай быстро догоняет.

Оригинал этой статьи на английском языке можно прочитать на сайте BBC Future.