В НАТО в рамках деятельности по реагированию на чрезвычайные ситуации и ликвидации последствий стихийных бедствий при поддержке программы «Наука ради мира и безопасности» (SPS) представили научную разработку РЛС, поднимаемой на высотном аэростате.

Проект высотного аэростатного радара - высотной аэростатной радиолокационной станции с синтезированной апертурой/ high-altitude balloon-borne synthetic aperture radar («BALSAR») - осуществляется в Университете Пизы, Италия, с 2017 года совместно с Университетом Нового Южного Уэльса в Австралии (UNSW).

Когда происходит стихийное бедствие, обзор местности является ключом к спасению жизней и предотвращению дальнейшего ущерба. До сих пор единственными двумя вариантами, позволяющими получить общую картину с высоты птичьего полета, были самолеты или спутники, которые дороги и требуют инфраструктуры. Но высотные аэростаты, оснащенные новым типом радаров, обещают быть дешевыми, быстрыми и экономичными.

Целью проекта BALSAR является содействие повышению безопасности. В мирное и кризисное время существует множество ситуаций, когда датчики необходимы для получения такого уровня ситуационной осведомленности, который может дополнить оперативную картину. Среди таких датчиков радар имеет преимущество видеть в любых погодных условиях и условиях освещения из-за гораздо более низких частот, на которых он работает. Однако, как и любой другой датчик, радар имеет ограничения в отношении видимости в пределах прямой видимости, а также дальности действия. По этой причине его обычно переносят на платформах, которые могут приблизить радар к интересующей области и сделать ее видимой. Типичными платформами, которые используются во время таких миссий, являются самолеты, вертолеты и спутники, хотя в настоящее время использование дронов и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) становится все более распространенным. Тем не менее, использование воздушных шаров представляет собой еще одну потенциальную платформу, которая позволяет контролировать большие площади с небольшими затратами. Эта технология может использоваться для расширения зоны действия датчиков при невысокой стоимости, обеспечивая более эффективную систему наблюдения, которую можно использовать в мирное и кризисное время, способствуя пограничному контролю, оценке стихийных бедствий и другим задачам.

В частности, одно из возможных применений этой технологии может помочь в наблюдении за Средиземным морем. В частности, необходимо постоянно отслеживать незаконный оборот людей, оружия и наркотиков на обширных морских территориях. Радиолокационная система на воздушном шаре была бы идеальной, поскольку она запускалась бы с корабля в море, прежде чем подняться на стратосферную высоту, где она начала собирать радиолокационные данные и завершила миссию после прохождения нескольких сотен километров. Система сможет охватывать обширные территории, а собранные данные будут использоваться для обнаружения и визуализации объектов в море, а также для идентификации тех, кто осуществляет незаконные действия. Второй корабль будет использоваться для восстановления полезной нагрузки и повторного использования ее для другой миссии. Набор таких систем будет необходим, чтобы гарантировать постоянное наблюдение за районом, а низкая стоимость системы BALSAR удовлетворит требования с точки зрения стоимости такого рода операций.

При реализации проекта BALSAR было выявлено, что у стратосферных миссий есть набор сильных различий в отношении космических (выше 100 км) и воздушных (ниже 13000 м) миссий. Такие различия сильно влияют на конструкцию системы, поскольку требуют большого внимания к условиям окружающей среды, которые резко меняются с момента взлета платформы до момента достижения стратосферы. Многие устройства имеют диапазоны работы, которые не удовлетворяют требованиям по большим отклонениям температуры и давления.

Также одна из наших самых больших проблем связана с отводом тепла на большой высоте. В среде, где температура опускается на десятки градусов ниже нуля, можно подумать, что высокая температура некоторых компонентов не будет проблемой. Дело в том, что некоторые компоненты, такие как усилитель мощности, выделяют много тепла, которое необходимо отводить. Обычно воздушного потока, создаваемого вентиляторами, достаточно для охлаждения таких компонентов. Проблема в том, что на таких больших высотах воздух настолько разреженный (около 1% давления воздуха на уровне моря), что его недостаточно для охлаждения усилителя мощности. Авторам проекта пришлось создать специальную конструкцию, чтобы температура не превышала порог безопасности.

Есть ряд вещей, которые могут пойти не так во время миссии. Тем не менее, воздушный шар является расходной частью системы, поскольку он никогда не возвращается на землю. Затраты, связанные с воздушным шаром и гелием, чтобы заставить его летать, являются частью затрат на миссию. Полезная нагрузка, которая состоит из радара и вспомогательных устройств, которые сопровождают радар (например, батареи; система телеметрии, слежения и управления (или TT&C); стабилизатор и т. Д.), Прикрепляется к парашюту, который возвращает их на землю. . Если что-то пойдет не так и воздушный шар лопнет во время полета, парашют автоматически откроется во время спуска. Система оснащена GPS и радиоизлучателем, которые ежесекундно определяют ее местоположение. Устройство слежения позволяет персоналу на земле достигать системы и извлекать ее. Стоит отметить, что эта система восстановления используется в миссиях, которые регулярно завершаются командой с земли, а не только в чрезвычайных ситуациях.

Для осуществления миссии в Пизе был разработан специальный радар, и вместе с UNSW, где присутствует опыт, относящийся к платформе (баллоны и вспомогательные устройства), были объединены наши знания для создания и интеграции всех частей, составляющих систему BALSAR. В настоящее время запуск системы, который запланирован в Австралии, отложен из-за пандемии коронавируса.