Оригинал материала находится по адресу www.computerra.ru/98154/atmosats/
16.04.2014

Им бы в небо, но… Удастся ли Google и Facebook затея с коммуникационными дронами?

О том, что Google приобрела американского разработчика сверхвысотных дронов Titan Aerospace и что обошла в этом деле Facebook, слышали все. Цукербергу, впрочем, не о чем жалеть: с Titan они разговаривали добрых полгода, но, видно, не сошлись в цене — и Марк купил британскую Ascenta: эта компания поменьше, но занята тем же самым и, вероятно, более сговорчива. Поэтому Google и Facebook теперь играют на равных, да и цель у них одна — с помощью беспилотных летательных аппаратов «провести интернет» (и вообще цифровые коммуникации) туда, где его до сих пор нет. А без интернета всё ещё сидят двое из каждых трёх землян!

Задача масштабная, благородная и теоретически весьма прибыльная, но… Есть один неудобный момент, который, словно сговорившись, обходят молчанием практически все СМИ, освещающие сделку Google и Titan, Facebook и Ascenta. Запулить за облака — но не в космос! — стаю немаленьких летательных аппаратов и оставить их там на годы или месяцы: такое вообще возможно?

Titan Aerospace — молодая (во всех смыслах) компания с командой всего из двух десятков человек, главное достижение которой заключается в двух проектах беспилотных летательных аппаратов, Solara 50 и Solara 60. Модель 50, меньшая из двух, — это гигантский аппарат с размахом крыльев под полсотни метров, от носа до кончика хвоста покрытый солнечными элементами (немедленно после покупки Google сайт Titan был обнулён, но осталась вот эта рекламная брошюрка). Наделённый всего одним электромотором, он сравнительно лёгок (160 кг), поэтому получаемой от Солнца энергии хватает на поддержание автономного полёта — продолжительность которого, в общем, определяется лишь надёжностью узлов. Планируется, что такой дрон заберётся на высоту 18–20 км и останется там на протяжении пяти лет, выполняя полезную работу: производя фотосъёмку, предоставляя наземным клиентам услуги цифровой связи.

Google уже некоторое время работает над созданием собственной техники, способной решать ту же задачу. У неё есть «Проект Loon», в рамках которого создан и даже испытан автоматический стратостат, с высотностью и назначением, близкими к дронам Solara. Но воздушные шары сравнительно трудно контролировать: предполагается, что они должны будут перемещаться с попутными воздушными потоками, предсказывая их направление на разных высотах. Идея, как вы понимаете, сомнительная, почему и считается, что основной акцент компания сделает на дронах-самолётах.

Если у Google и Facebook получится реализовать задуманное, они смогут дёшево охватить современными коммуникациями огромные территории, до сих пор остающиеся без связи (см. «Золотой миллиард…»). Тянуть туда оптоволокно нереально, сотовая связь нерентабельна, спутники далеко и дόроги (группировка Iridium, например, располагается на высоте 700+ км). А один лишь экземпляр Solara 50 способен покрыть связью территорию диаметром в 50 километров — и сделать это невероятно дёшево: дёшев (по сравнению с ИСЗ) сам дрон, дёшева его сертификация, дёшевы ремонт и замена.

Так что в перспективе это рынок с миллиардами человек и ещё бόльшим количеством долларов. Вот только идея атмосферных спутников (так принято называть дроны, подобные Solara) хоть и многообещающая, но непроверенная. Может ли Titan гарантировать пятилетний срок службы своих самолётов, если ей самой идёт пока только четвёртый год и у неё нет ни единого полноразмерного аппарата (строились, насколько известно, только субмасштабные модели)?

Вообще, Titan планировала построить первые экземпляры своих дронов уже в этом году: нашлись якобы несколько (неназванных) покупателей, которым беспилотники Solara понадобились как ретрансляторы. Но и там в лучшем случае речь шла об эксплуатации одиночных аппаратов, тогда как Google одним–двумя дронами, конечно же, не обойдётся. И это подводит к первой большой проблеме — необходимости координировать плотную группировку атмосферных спутников.

Solara 50 поднимает всего три десятка килограммов полезного груза — а значит, обслуживать ту же зону в 50 километров должно несколько аппаратов одновременно. На практике речь, скорее всего, пойдёт о сотнях дронов, летающих бок о бок: так, Facebook планировала начать «осетенение» Африканского континента с 11 тысяч штук Solara 60. Но как координировать этот автоматический рой, никто не знает, ибо таких технологий попросту нет, никто этим ещё не занимался. Даже само понятие атмосферного спутника появилось недавно (его связывают с проектом NASA Helios, стартовавшим в конце 90-х), а Titan Aerospace стала чуть ли не первой компанией, которая вознамерилась построить коммерческий сверхвысотный «долгоиграющий» дрон.

Потом, предоставление услуг связи — процесс весьма энергозатратный, что приводит к другой большой чисто технической проблеме. Днём солнечные батареи Solara 50 обеспечивают несколько киловатт мощности, но в тёмное время суток аккумуляторы способны поддержать лишь нагрузку в сотни ватт. Кроме того, пять лет — это больше тысячи циклов заряда-разряда, а литий-ионные аккумуляторы, обладающие наилучшими характеристиками среди всех, столько, увы, не выдерживают (см. «Проклятье аккумуляции» и «Аккумулятор: трудная судьба»). Значит (и это подтверждено), минимум каждые полгода дроны придётся сажать для замены АКБ. Решение видится в применении топливных элементов, но это отдельный вопрос и отдельная история.

А резко уменьшившийся запас автономности означает не только увеличение расходов, но и выросший риск непредвиденных последствий для окружающих. Сама по себе высота в 20 км — сравнительно спокойное место. Верх тропосферы, нижняя граница стратосферы: зона слабых ветров (которые дуют там со скоростью пешехода), стабильных температур (-50 градусов Цельсия), свободная от облачности (лишь в тропических широтах сюда могут забираться перистые облака), самолётов (для гражданской авиации фактический потолок 15 км) и птиц. Не удивительно, что в тех же Соединённых Штатах движение на этих высотах регуляторов уже не интересует.

Но высота способна обернуться смертельной угрозой в случае механической неполадки или сбоя электроники. Уже упоминавшийся NASA Helios, способный забираться до 30 км, погиб от порыва ветра на взлёте. А сбой ГЛОНАСС пару недель назад на несколько часов оставил без правильных координат миллионы клиентов по всему миру. Так что если Solara сломается при подъёме или спуске? Если выйдет из строя единственный мотор на рабочей высоте? Откажет навигация? Сгореть, как сгорают отжившие своё ИСЗ, он не успеет, атмосферного щита нужной толщины здесь нет. Как мрачно шутят авиаторы, приземляются рано или поздно все — вопрос лишь в том, будет ли посадка мягкой. Значит, индустрию сверхвысотных дронов необходимо будет регулировать, от падения как-то страховаться. Ведь и килограммовый игрушечный самолётик способен покалечить человека, свалившись с десяти метров. Представьте, какие разрушения причинит аппарат весом в пару центнеров, спикировавший с двадцати километров!

Поправьте, если я ошибаюсь, но ни один из этих вопросов серьёзно пока не прорабатывался; в лучшем случае причастные лица лишь констатируют наличие проблем. Так что дорога Google и Facebook за облака, может быть, и будет благодарной, но точно не быстрой и не простой.


Solara,Ascenta,Titan_Aerospace,Loon,аккумулятор,атмосат,дрон,ИСЗ,стратосфера,связь