Введение

Беспилотные самолеты на солнечной энергии, марсоходский зонд.

NASA Pathfinder и NASA Pathfinder Plus были первыми двумя летательными аппаратами, разработанными в рамках эволюционной серии беспилотных воздушных судов, работающих от солнечных батарей и топливных элементов. Компания AeroVironment, Inc. разработала эти аппараты в рамках программы NASA по исследованию окружающей среды и сенсорным технологиям (ERAST). Они были созданы для разработки технологий, которые позволили бы высотным самолетам длительного полета выполнять функции атмосферных спутников, проводить атмосферные исследования, а также использоваться в качестве платформ связи. В дальнейшем они были усовершенствованы и превратились в самолеты NASA Centurion и NASA Helios.

"Патфайндер"

AeroVironment начала разработку полномасштабных самолетов, работающих на солнечной энергии, с использованием аппаратов Gossamer Penguin и Solar Challenger в конце 1970-х и начале 1980-х годов, после новаторских работ Роберта Буше, который в 1974 году создал первые летающие модели, приводимые в движение солнечной энергией. В рамках программы ERAST AeroVironment построила четыре поколения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) большой продолжительности полета под руководством Рэя Моргана, первым из которых был Pathfinder.

Разработка

В 1983 году AeroVironment получила финансирование от неустановленного государственного агентства США для секретного исследования концепции БПЛА под названием "High Altitude Solar" или HALSOL. Прототип HALSOL совершил первый полет в июне 1983 года. На озере Грум в Неваде было выполнено девять полетов HALSOL. Полеты осуществлялись с использованием радиоуправления и питания от аккумуляторов, поскольку самолет не был оснащен солнечными панелями. Аэродинамические характеристики HALSOL были подтверждены, однако исследование показало, что ни фотоэлектрические элементы, ни технологии накопления энергии не достигли достаточной зрелости для практической реализации этой идеи на тот момент, и поэтому HALSOL был отправлен на хранение. В 1993 году, после десяти лет хранения, самолет был возвращен в летную готовность для краткой миссии Организации противоракетной обороны (BMDO). С добавлением небольших солнечных батарей, в рамках программы BMDO в NASA Dryden осенью 1993 года и в начале 1994 года было выполнено пять низковысотных проверочных полетов на комбинированном питании от солнечных батарей и аккумуляторов. Серия полетов была запланирована для демонстрации того, что чрезвычайно легкая и хрупкая конструкция самолета с очень высоким удлинением (отношением размаха крыла к средней хорде) может успешно взлетать и приземляться с аэродрома и подниматься на экстремально большие высоты (от 50 000 футов (15 240 м) до 80 000 футов (24 384 м)), используя энергию солнца. Кроме того, проект ERAST также стремился определить возможность использования такого БПЛА для размещения приборов, применяемых в различных научных исследованиях. 21 октября 1995 года хрупкость самолета наглядно продемонстрировала авария в ангаре, в результате которой он получил серьезные повреждения, но впоследствии был восстановлен.

Технические характеристики

+ Спецификации Pathfinder Pathfinder Plus Centurion Helios HP01 Helios HP03 Длина футов (м) 12 (3,6) 12 (3,6) 12 (3,6) 12 (3,6) 16,5 (5,0) Хорда футов (м) 8 (2,4) Размах крыльев футов (м) 98,4 (29,5) 121 (36,3) 206 (61,8) 247 (75,3) Отношение сторон 12:1 15:1 26:1 30,9:1 Планирующая способность 18:1 21:1 ? ? ? Скорость полета кт (км/ч) 15–18 (27–33) 16,5–23,5 (30,6–43,5) ? Максимальная высота футов (м) 71 530 (21 802) 80 201 (24 445) н/д 96 863 (29 523) 65 000 (19 812) Вес пустого (lb/кг) ? ? ? 1322 (600) ? Максимальный вес (lb/кг) 560 (252) 700 (315) ±1900 (±862) 2048 (929) 2320 (1052) Полезная нагрузка (lb/кг) 100 (45) 150 (67,5) 100–600 (45–270) 726 (329) ? Двигатели электрические, 2 л.с. (1,5 кВт) каждый Количество двигателей 6 8 14 14 10 Мощность солнечных панелей (кВт) 7,5 12,5 31 35 18,5 Дополнительное питание аккумуляторы аккумуляторы аккумуляторы Li-аккумуляторы Li-аккумуляторы, топливные элементы