Найти тему
GigaScience

Воздушная разведка: от шпионажа к науке.

В середине XX века, в США разработали высотный самолет U-2 для целей военной разведки. Впоследствии, он был переоборудован для научно-прикладных задач и получил название ER-2. Рассказываем о свежем примере использования этого потомка машины времен холодной войны - для чего его сейчас используют?

Как ни странно, даже в своем современном научном применении, он служит целям войны, но не "горячей", а "экономической" - и это напрямую связано с борьбой государств за доступ к природным ресурсам.

"Боевая" версия высотного разведчика - U-2.
"Боевая" версия высотного разведчика - U-2.

Самолёт U-2, созданный в 1950-х годах, является продуктом конструкторского бюро Lockheed, возглавляемого легендарным для США авиаконструктором Келли Джонсоном, который в частности работал в сверхсекретном проекте, известном как Skunk Works, в рамках которого было создано огромное количество экспериментальных самолетов различного назначения.

Разработанный в период холодной войны для выполнения высотной разведки над территорией Советского Союза, U-2 был способен достигать высот, недоступных для большинства самолётов того времени. Со временем, на основе этого разведчика был разработан самолёт ER-2, предназначенный уже не для разведывательных задач, а для научных исследований. Хотя оба самолёта внешне очень похожи, ER-2 был адаптирован для выполнения миссий в области картографирования, регистрации климатических и погодных процессов, и оборудован дополнительными научными инструментами и сенсорами.

NASA Lockheed ER-2 в полете над заснеженными горами Сьерра-Невады в 2008 году.
NASA Lockheed ER-2 в полете над заснеженными горами Сьерра-Невады в 2008 году.

Итак, самолёты ER-2 NASA, сегодня используются в качестве высотных летательных аппаратов для научных исследований. Современные ER-2, оснащённые продвинутыми приборами последнего поколения, проводят миссии, включающие мониторинг климатических изменений, анализ последствий природных катастроф, изучение состояния озонового слоя и оценку использования земельных ресурсов. Инструменты, установленные на борту ER-2 — спектрометры, радары и другие датчики — позволяют проводить наблюдения с точностью и широтой обзора, сравнимыми с космическими спутниками.

Особое значение эти самолёты приобретают в связи с задачами калибровки и верификации данных со спутников, что способствует повышению детализации и надёжности космических наблюдений. Эти высотные разведчики принимали участие в сопровождении и уточнении спутниковых исследований, направленных на понимание глобальных атмосферных процессов и загрязнения воздуха продуктами промышленности, что имеет важное значение для охраны "здоровья" планеты.

Пилоты таких высотных самолетов - почти "астронавты".
Пилоты таких высотных самолетов - почти "астронавты".

Помимо этого, высотные возможности ER-2 ("рабочая" высота полета - около 19_км) делают их идеальной платформой для тестирования новейших сенсоров, предназначенных для использования в космических аппаратах. Это даёт учёным уникальную возможность проводить эксперименты в сильно разреженной атмосфере, максимально приближенной к условиям открытого космоса, что способствует созданию и совершенствованию инновационных технологий для будущих космических миссий. (Давление на такой большой высоте составляет лишь 5-6% от давления на уровне моря.)

Таким образом, эти машины подтверждают свою ценность как эффективный инструмент для глобального мониторинга окружающей среды, и служат экспериментальной лабораторией для отработки новых технологий.

  • В аббревиатуре названия самолета, ER расшифровывается как Earth Resources, и это очевидным образом указывает на то, что самолёт используется для исследования природных ресурсов Земли.
Lockheed ER-2, заход на посадку.
Lockheed ER-2, заход на посадку.

На сегодняшний день, одной из последних задач, выполняемых этими самолетами, стала миссия GEMx - Geological Earth Mapping Experiment, что в переводе означает Эксперимент геологического картографирования Земли.

GEMx демонстрирует прогресс в применении воздушного зондирования для геологических исследований. Благодаря гиперспектральным камерам, которые захватывают данные в широком спектре электромагнитного излучения, учёные могут детально анализировать химический состав земной поверхности, выходя за рамки обычного визуального наблюдения.

Для США, применение этой технологии имеет огромное значение, в рамках поиска полезных ископаемых на своей территории. В данном случае, речь идет о сокращении зависимости от импорта стратегически важных ресурсов, таких как литий и редкоземельные элементы, это имеет важность для укрепления энергетической безопасности и суверенитета. Открытие внутренних месторождений этих материалов может заметно уменьшить внешнеполитические риски и повысить устойчивость их национальной экономики.

  • На самолётах ER-2 используется специализированное оборудование для гиперспектрального сканирования, одним из таких инструментов является Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS).
Устройство спектрального прибора AVIRIS, с помощью которого возможно обнаружение химических элементов в почве во время аэроразведки.
Устройство спектрального прибора AVIRIS, с помощью которого возможно обнаружение химических элементов в почве во время аэроразведки.

Эта технология позволяет не только точно определять минералы на поверхности Земли, но и оценивать состояние растительного покрова, обнаруживать экологические аномалии и загрязнения. В контексте поиска полезных ископаемых, гиперспектральное зондирование открывает новые возможности для нахождения месторождений, которые ранее оставались незамеченными. Спектральный анализ применяется не только в геологии. Его используют в аграрной отрасли, для изучения водных ресурсов и экологического мониторинга, что подчёркивает универсальность и многофункциональность этой технологии.

Наш паблик VK:
ВКонтакте | ВКонтакте
Самолёт U-2 стал знаменит благодаря своим шпионским миссиям во времена холодной войны. Одним из наиболее известных эпизодов, связанных с этой машиной, является инцидент в 1960 году, когда американский пилот Фрэнсис Гэри Пауэрс был сбит над территорией Советского Союза. Пилот выжил и спустился на землю на парашюте. Он был осужден и заключен под стражу за шпионаж, но в 1962 был обменян на советского разведчика и выдан американской стороне. Это событие вызвало международный скандал и значительно обострило отношения между США и СССР.
Фрэнсис Пауэрс на фоне самолета U-2B.
Фрэнсис Пауэрс на фоне самолета U-2B.

Глобальная зависимость от критически важных минералов, особенно редкоземельных элементов, остро стоит перед многими странами, в том числе и США. Эти ресурсы лежат в основе многих секторов современной экономики: от производства электроники и развития возобновляемых источников энергии до оборонной промышленности. Их широкое применение делает их не просто ценным товаром, но и стратегическим ресурсом, контроль над которым может оказывать существенное влияние на национальную безопасность.

Преобладающее положение Китая в производстве и переработке этих материалов ставит другие страны в уязвимое положение, которое может быть обострено политическими и торговыми спорами. Это побуждает США и их партнёров к активному развитию собственной добычи и переработки редкоземельных элементов, а также к инновациям в технологиях переработки, чтобы минимизировать зависимость от внешних источников.

Как работает спектральный прибор AVIRIS.
Как работает спектральный прибор AVIRIS.

Проблемы экологической устойчивости и риски, связанные с добычей и переработкой этих материалов, также находятся в центре внимания. Разработка экологически чистых методов добычи, а также переработка и повторное использование материалов — не менее значимые аспекты для создания устойчивой цепочки поставок.

Политика США в этой сфере, выраженная в исполнительных указах и законодательных инициативах, нацелена на укрепление внутренней промышленной базы и разработку новых источников сырья. Это включает в себя не только расширение геологической разведки и добычи, но и поощрение разработки их национальных технологий для переработки и производства товаров на основе критически важных минералов.

  • Советский Союз также разрабатывал высотные разведывательные самолёты. Одним из "соперников" U-2 был М-17_Стриж, разработанный ОКБ_Мясищева. Этот самолёт использовался для высотной разведки и проведения научных исследований. Позже был разработан и М-55_Геофизика, который, подобно ER-2, был предназначен для выполнения научных миссий, включая мониторинг атмосферы.
Позднесоветский высотный разведчик М-55 Геофизика.
Позднесоветский высотный разведчик М-55 Геофизика.

Соединенные Штаты - не единственная страна, озаботившаяся этим вопросом. Усилия по сокращению зависимости от импорта труднодоступных минералов — это мировая тенденция, обусловленная желанием стран укрепить свою экономическую и национальную безопасность.

Европейский Союз тоже активно разрабатывает собственную стратегию по критическим сырьевым материалам, включая создание альянса, направленного на усиление самодостаточности в данной сфере. Подобным образом, Австралия и Канада, обладая значительными природными ресурсами, инициировали проекты по разведке и добыче редкоземельных элементов на своей территории.

Эти стратегии не только направлены на укрепление экономики и уменьшение зависимости от ограниченного числа поставщиков, но и стимулируют научно-технический прогресс и развитие инженерных подходов в области добычи и переработки полезных ископаемых. Проект картографирования GEMx, поддерживаемый правительством США в виде бюджета в 16$ миллионов, является лишь частью этой масштабной картины, подчёркивая важность подобных инициатив.

А такие самолеты, как Lockheed_ER-2 остаются лишь удобным инструментом, который может быть применен и для шпионажа, и для обслуживания интересов экономики, и для мирных научных целей.

Статья о ракетоплане США, способном забраться выше любого самолета:
-9
Наука
7 млн интересуются