Посмотрите на этот очень странный беспилотный летательный аппарат, который парит в небе почти как спутник — без топлива, без двигателя, всего лишь на солнечной энергии. Согласитесь, что сразу и не скажешь, что он поднимается выше коммерческих авиалайнеров в два раза, проникая в практически безвоздушные слои атмосферы, где небо уже не синее, а чёрное.
Название у этого БПЛА очень характерное - "Helios" (Гелиос), в честь древнегреческого бога Солнца. И ведь попали в точку, ибо именно "древнегреческий бог" - главный источник энергии для этого чуда инженерной мысли.
Сразу отмечу, что этот беспилотник от NASA установил мировой рекорд высоты для самолётов без реактивных двигателей, который до сих пор никто не побил. 29 524 метра. И весь этот полёт — на энергии солнечных панелей, растянутых по крылу длиной 75 метров.
Как рождались "атмосферные спутники"
Helios — не первый в своём роде. Он был частью масштабной программы NASA под названием ERAST (Environmental Research Aircraft and Sensor Technology). Цель? Создать летающие платформы, способные держаться в воздухе неделями, выполняя задачи, за которые раньше требовались дорогостоящие спутники: мониторинг климата, ретрансляция связи, разведка.
Проект развивался постепенно. Сначала был Pathfinder — скромный аппарат с размахом крыла 29 метров. Потом — Pathfinder-Plus, затем Centurion. И наконец, в 1999 году появился Helios — вершина этой линейки.
Его создала компания AeroVironment, известная своими ультралёгкими летательными аппаратами. Конструкция — триумф композитов: углеродное волокно, кевлар, пенопласт и тончайшая плёнка. Вся машина весит чуть больше 700 килограммов, а при этом её крыло больше, чем у Боинга-747.
Две жизни одного самолёта
Helios мог работать в двух режимах — как "штурмовик" высоты и как марафонец.
- HP01 — конфигурация для рекордов. 14 электромоторов, солнечные батареи и литиевые аккумуляторы. Цель — взлететь как можно выше.
- HP03 — режим долговременного полёта. Здесь уже вступали в
игру водородные топливные элементы, чтобы аппарат мог летать и ночью. Количество двигателей снизили до 10, чтобы сэкономить энергию.
Именно в конфигурации HP01, 13 августа 2001 года, Helios совершил свой исторический подъём. Пилотируя его дистанционно, Грег Кендалл вывел машину на высоту почти в 30 километров. Это был триумф. NASA праздновало победу. Мир говорил об этом.
Крушение над Тихим океаном
Но три года спустя всё закончилось трагедией.
26 июня 2003 года, во время испытательного полёта у Гавайев, Helios должен был проверить системы управления перед долгим ночным полётом. Погода утром казалась приемлемой, но перед стартом синоптики предупредили: "лётная, но на самой грани разрешительного спектра". Были зоны сдвига ветра — опасные для любого летательного аппарата.
Вылет отложили, но не отменили. По итогу Helios всё-таки взлетел, но из-за плотной облачности солнечные панели выдавали меньше энергии. Двигатели работали вполсилы, набор высоты шёл медленно.
И тут машина попала в сильную турбулентность. Длинное, гибкое крыло — его слабое место — внезапно изогнулось в нестабильную дугу. Аэродинамика нарушилась. Скорость воздушного потока на передней кромке удвоилась, превысив допустимые нагрузки.
Обшивка лопнула. Солнечные панели отлетели. Самолёт, потеряв управление, рухнул в Тихий океан в 16 км от берега. На месте нашли только обломки.
Что пошло не так?
Расследование показало: катастрофа была предсказуема.
- Конструкция стала слишком чувствительной после модификаций.
- Масса перераспределилась, а устойчивость — нет.
- Не было адекватных моделей, чтобы предсказать поведение крыла в реальных условиях.
Helios оказался слишком хрупким для реального мира, несмотря на все свои технологические чудеса.
Наследие Гелиоса
Хотя самолёт погиб, его наследие живо. Технологии, отработанные на Helios, легли в основу современных высотных дронов, проектов Google Loon и даже будущих марсианских летательных аппаратов.
Helios — отражение инженерного дерзновение и той тонкой грани, где передовой аппарат сталкивается с жестокостью реальной физики. Он летал к солнцу. И, как Икар, сгорел, пытаясь к нему прикоснуться.
А вы верите, что когда-нибудь у нас появятся настоящие «атмосферные спутники», парящие годами без дозаправки? Пишите в комментариях.