Немецкие ученые завершают разработку летающих ретрансляторов для мобильной связи
8 июня 2009 г.
Эта история берет начало ровно десять лет назад. Тогда, летом 1999 года, группа специалистов Штутгартского университета в области аэрокосмических исследований отпраздновала присуждение их проекту престижной премии имени Кёрбера (Körber) - премии, которой отмечаются выдающиеся достижения европейской науки. Суть награжденного проекта, разработанного под руководством профессора Бернд-Хельмута Крёплина (Bernd-Helmut Kröplin), директора Института статики и динамики аэрокосмических конструкций при Штургартском университете, сводилась к созданию летающих - вернее, парящих в воздухе, - платформ-ретрансляторов для телекоммуникационных сетей.
Хотя потребность в таких устройствах с тех пор только росла, смелая идея до сих пор остается нереализованной. Однако профессор по-прежнему твердо в нее верит, указывая на то, что ситуация, вынуждающая инженеров искать подобного рода технические решения, нисколько не изменились, а если и изменилась, то только к худшему. Ведь лес наземных антенн, необходимых для повсеместного обеспечения бесперебойной мобильной связи, становится только гуще, а парящая в стратосфере релейная станция могла бы его изрядно проредить. "Одна такая мобильная станция, висящая над густонаселенным регионом, вполне способна справиться с задачей обеспечения всего этого региона надежной сотовой связью и широкополосным доступом в интернет", - считает ученый.
Самолет, дирижабль или воздушный шар?
Но чтобы подвесить ретрансляторы в стратосфере, нужны соответствующие летающие платформы - прочные, надежные и доступные по цене. Ничего подобного промышленность предложить пока не может. Связано это, прежде всего, с невероятной сложностью задачи: такие платформы должны отвечать чрезвычайно высоким техническим требованиям, поясняет профессор Крёплин.
"Эта станция должна висеть довольно высоко, примерно в 20 километрах над поверхностью Земли, то есть выше всех воздушных транспортных коридоров", - говорит профессор. Она должна быть сконструирована так, указывает Крёплин, чтобы ее можно было часа за полтора-два спустить вниз и снова поднять в стратосферу - на случай, если потребуется заменить вышедшую из строя или устаревшую часть оборудования. Наконец, эта станция должна будет парить в условиях крайне разреженной атмосферы: ведь на такой высоте плотность воздуха в 14 раз меньше, чем у поверхности Земли.
Обычные самолеты, равно как и обычные дирижабли, со столь сложными задачами справляются плохо. Хотя эксперименты в этом направлении ведутся уже давно - прежде всего, в США и в Японии, - применимых на практике решений найти пока не удалось: легкие самолеты оказались слишком хрупкими и неустойчивыми, дирижабли - слишком неповоротливыми и плохо управляемыми. Поэтому штутгартские ученые сделали ставку на модульную конструкцию: они соединили в цепочку наполненные гелием воздушные шары.
Образующие эту цепочку отдельные баллоны крепятся друг к другу своего рода пружинными растяжками, обеспечивающими эластичное, но демпфированное соединение. Получается некое подобие гибкого воздушного змея в форме гирлянды шаров. Каждый шар имеет свой автономный привод, состоящий из пропеллера и высотного двигателя. "Вот тут-то перед нами и открывается столь широкое поле деятельности в сфере инноваций и изобретений, что просто не знаешь, за что раньше хвататься", - признается ученый.
Все выше, и выше, и выше...
За минувшие десять лет штутгартские инженеры построили и испытали более 30 прототипов таких самодвижущихся воздушных гирлянд. Самая крупная из этих гирлянд достигает 70 метров в длину. Трудности, связанные с управлением такой то растягивающейся, то сжимающейся, словно гармонь, гирляндой, в общем и целом, решены. Основные проблемы, над которым инженерам еще приходится ломать голову сегодня, касаются энергоснабжения, конструкции привода и значительных перепадов окружающей температуры во время подъема и спуска.
"Но все препятствия принципиального характера мы уже преодолели, - говорит профессор Крёплин. - Поэтому мы намерены уже в нынешнем году выйти на высоты в районе 15 тысяч метров, а в 2010 году добраться и до 20 тысяч. Конечно, времени потрачено немало, десять лет - солидный срок, но теперь мы стоим на пороге большого успеха".
Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман