| Apie | Žurnalas | Archyvas | Mokslo įdomybės | Paieška |

2000 m. Ruduo
turinys

Optinis ryšys
· Lazeriai ir netiesinė optika tampa inžinerijos dalimi
· WDM sistemų pradžiamokslis
· Žinutės

Telekomų veikla
· Bevielės abonentinės prieigos sistemų analizė ir perspektyvos Lietuvoje
· Telekomunikacijos Sidnėjaus olimpiadoje
· Naujosios linijų grandinės leis sutaupyti pinigų
· Kas naujo ADSL fronte?
· Pangea skverbiasi į Šiaurę, kad aplenktų savo konkurentus
· Žinutės
· Tinklų procesoriai tampa vis svarbesni

Sauga
· Korinio ryšio sauga: geresnė, bet skylių dar užtektinai
· Keista logika
· Atgailaujantis hakeris

Mobilusis ryšys
· Radijo sprogimas
· Trečiosios kartos mobiliojo ryšio radijo prieigų technologijos pagrindai
· Dirbtiniai Žemės palydovai ir jų ateitis
· Žinutės
· Begalinis skrydis

Internetas
· Internetinė telefonija: neregėta pažanga
· Internetinė telefonija taupo dažnių juostos plotį
· Ubagoterba.com
· Žinutės

Elektronika
· Naujieji maharadžos
· Stebukladariai iš Drezdeno
· Naujas Tektronix oscilografas
· Žinutės
· Magnetinė trauka
· Kokie bus vaizdo grotuvai?
· Puslaidininkių rinkos atspindys
· Chameleonas

· Kryptingos energijos ginklas - lazeris

Begalinis skrydis

"Kas tai? Paukštis? Ne, tai - lėktuvas, ir ant savo sparnų jis neša mums telekomunikacijų ateitį", - teigia žurnale "New Scientist" paskelbto straipsnio apie lengvąsias skraidykles autorius Benas Iannotta. Žemiau atpasakojame šį straipsnį.

   Kai Amerikos televizijos tinklai sugalvojo pirmąkart transliuoti Kubos beisbolo profesionalų čempionato finalą, "Sputnikui" dar reikėjo laukti porą metų, o salos nepasiekdavo jokio televizijos bokšto siunčiami signalai. Taigi inžinieriai pritvirtino antenas prie lėktuvo DC-3 ir jis ėmė sukti ratus virš Floridos sąsiaurio retransliuodamas sporto laidas į Havaną. Kubos sirgaliai neatsitraukdami nuo ekranų stebėjo, kaip jų didvyris, kairysis kraštas Sandy Amoros nulėmė Bostono "Dodgers" pergalę prieš Niujorko "Yankees" komandą 1955 m. finale.

   Praėjus keturiasdešimt penkeriems metams, lėktuvų televizijos laidų transliavimui nebenaudoja jau niekas. Ir kam? Ryšių palydovai, "kabantys" 36 000 km aukštyje virš pusiaujo, puikiai susidoroja su šia užduotimi. Palyginus su kitais įrengimais, lėktuvai atrodo beverčiai. Jie ore gali "kyboti" labai ribotą laiką. Kad atsirastų keliamoji jėga, jie turi skristi labai greitai, todėl sudegina labai daug kuro. Ir, o tai yra blogiausia, juos gali labai lengvai nukreipti nuo kurso vėjo gūsiai ir debesys, todėl visa komunikacijų įranga, užuot ją tiksliai nukreipus į žemėje esančius vartotojus, stipriai svyruos iš vienos pusės į kitą.

   Bet po 2003 m. birželio mėnesio viskas gali radikaliai pasikeisti. Tai įvyks dėka nuotoliniu būdu valdomos skraidyklės "Helios", galinčios skraidyti mėnesių mėnesius ir nereikalaujančios nieko kito - tik saulės ir vandens. "Helios" yra didžiulis, negrabiai atrodantis sparnas; 74 m ilgio ir turintis išilgai išdėstytus aštuonis propelerius ir penkias nedideles nusileidimo atramas. Bet jis sugebės skraidyti 18 km aukštyje, gerokai aukščiau ribos, skiriančios vidinę atmosferą ir stratosferą. Tokiame aukštyje nevyksta jokie komerciniai skrydžiai, nepučia vėjas ir negriaudžia perkūnija - vietoj to ten terasime vien nekenksmingų ledo dalelių debesėlius. "Helios", sukdama ratus dviračio greičiu, galės nuolat kyboti virš miesto. Įtaisius joje telekomunikacijų įrangą, ji taps atmosferiniu palydovu, galinčiu siųsti elektroninį paštą, kompiuterinius žaidimus, Interneto tinklapius ir televizijos programas į apačioje esančias tankiausiai apgyventas miesto dalis.

Helios

   Atmosferinių palydovų idėjoje nėra nieko naujo. Juos jau senokai siūlo kosmoso tyrimų agentūrų inžinieriai, manantys, jog tokie įrenginiai padėtų išspręsti daug problemų, iškylančių tuomet, kai ryšiui yra naudojami į aukštas orbitas pakelti palydovai. Bet iki šiol turėta technologija neleido sukurti priimtino prototipo. Dabar NASA ir jos partneris AeroViroment iš Kalifornijos valstijos privataus sektoriaus, matyt, yra pasiryžę išspręsti šias problemas. Tatai gali pagimdyti nemažai nelauktų šalutinių taikymų, nes "Helios", atrodo, gali tapti mašina, galinčia skraidyti amžinai.

   Šiuo metu NASA ir AeroViroment kuria "Helios" daugiausia tikėdamiesi, kad jis taps rimtu varžovu ryšių palydovams. Anot NASA atstovų, lėktuvas konkuruos su palydovais daugelyje sričių. Palydovų siunčiami signalai išsiskleidžia į kūgius, kurie, kol pasiekia žemę, išplinta per tūkstančius kvadratinių kilometrų. Lėktuvų paliekamas pėdsakas bus kur kas mažesnis, todėl signalai pasieks tik svarbiausias vietas ir nedings be reikalo dykumose, ežeruose ir kituose negyvenamuose plotuose. Didėjant plačiajuosčio ryšio poreikiams, tai gali pasidaryti milžinišku pranašumu.

   Ne mažiau svarbu yra ir tai, kad lėktuvas "kybos" vos 18 km virš miesto, o ne 36 000 km virš pusiaujo, todėl išnyks erzinanti per kosmosą keliaujančių signalų gaištis. "Helios" galima nuleisti žemėn, jei jį prireiks remontuoti arba įrengti naują ryšių aparatūrą. Be to, lėktuvai yra nebrangūs. Vieno geosinchroninės orbitos palydovo pakėlimas gali kainuoti milijardą dolerių, o penkių "Helios" skraidyklių eskadrilė tekainuos 10 milijonų.

   Skeptikai sako, kad visa tai skamba per daug gražiai. Visų pirma, jeigu įvyks kas nors netikėta, lėktuve nebus padėtį ištaisyti galinčio piloto. Neaišku, ar už skrydžių saugumą atsakingos įstaigos išvis leis pakelti tokius nevaldomus įrenginius virš didelių miestų. Be to, 18 km aukštyje skristi nebus lengva, nes ten oras yra penkis kartus retesnis negu jūros lygyje. Kiti stratosferiniai lėktuvai su tuo susidoroja skrisdami labai greitai. Bet tam, kad "Helios" galėtų elgtis kaip stacionarus palydovas, jis turi judėti labai lėtai - apie 30 km/h.

   AeroViroment inžinieriai mano, kad šios problemos yra išsprendžiamos, ir aktyviai darbuojasi prie to. Pernai metų gale "Helios" prototipas jau buvo pakilęs į 1 km aukštį, tuo įrodydamas, kad skraidyklė sugeba pakilti, "kyboti" ore ir nusileisti. Dabar prototipas sugrąžintas į kompanijos gamyklą ir yra ruošiamas žymiai sudėtingesniems bandymams. Kitų metų vasarą jis pakils į stratosferą, trumpam pakibdamas 30 km aukštyje virš išdžiūvusio ežero.

   AeroViroment inžinieriai tiki savo sėkme. Jie pabrėžia, kad "Helios" tėra tik didesnė jų anksčiau sukurtosios saulės energija varomos skraidyklės "Pathfinder", 1998 m. įveikusios 25 km aukščio barjerą, versija. Kaip ir "Pathfinder", "Helios" bus varomas vien saulės baterijų maitinamų propelerių. "Pathfinder" anglies kompozito sparnai, saulės elementai ir kompiuteris prieš porą metų atlaikė šią labai pavojingą kelionę.

   Kiti svarbūs bandymai vyks 2003 m. birželio mėnesį. "Helios" 18 km aukštyje nepasipildydamas kuro atsargų turės skraidyti keturias dienas ir keturias naktis. Toks rezultatas jau patenkintų NASA, bet inžinieriai siekia, kad skrydis truktų šešis mėnesius ir dar ilgiau. Joks lėktuvas iki šiol net nepriartėdavo prie tokios skrydžio trukmės. Tam tikslui prireiks prietaiso, kuris niekada nebuvo bandytas lėktuvuose. "Helios" turės viską, kas jau buvo ir "Pathfinder", ir dar papildomą energijos kaupimo sistemą.

   Cheminiai akumuliatoriai šiam tikslui netinka, nes jie per sunkūs. Pavyzdžiui, jei "Helios" reikalingas akumuliatorius būtų padarytas iš ličio ir polimerų, jis svertų 600 kg. NASA ir AeroViroment užsibrėžė visą lėktuvą padaryti ne sunkesnį kaip 922 kg, todėl energijos kaupimo sistemai lieka tik 90 kg. Jeigu svoris bus didesnis, norėdamas išsilaikyti ore "Helios" privalės skraidyti per daug dideliu greičiu.

   Energetines problemas ruošiamasi spręsti panaudojant kuro celes. Lengvose vandenį naudojančiose kuro celių sistemose elektros energija yra gaminama reaguojant vandeniliui ir deguoniui. Tereikia prijungti kuro celės gnybtus prie propelerių, ir jie suksis visą naktį. Dienomis "Helios" gaus elektros energiją iš saulės elementų, priklijuotų jo sparno viršuje. Elementai bus dvipusiai, todėl jie "siurbs" ne tik tiesioginių saulės spindulių energiją, bet sugers ir nuo debesų atspindėtą šviesą. Didumą saulės energijos sunaudos varant propelerius, bet dalis jos teks ir elektrolizės sistemai, skaldysiančiai vandenį ir papildysiančiai vandenilio ir deguonies atsargas.

   Naktį šios dujos maitins kuro celes, kurios vėl sujungdamos vandenilį ir deguonį į vandens molekules gamins elektros energiją. Teoriškai šis ciklas yra uždaras, todėl lėktuvui neturėtų pritrūkti vandens. Bet praktikoje nėra taip paprasta sukurti sistemą, iš kurios neišsisunktų nė kiek vandens. Kuro celės jau buvo naudojamos daugkartinio naudojimo erdvėlaiviuose ir kitur, bet ten vandens atsargas buvo galima papildyti. "Helios" kūrėjai nori pagaminti jokio nuotėkio neturinčią sistemą.

   Stratosferos sąlygos čia kelia papildomų problemų. Jei vanduo kuro celėse užšaltų, jis plėsis ir susprogdins visą vamzdyną. O "Helios" viduje nėra nė kiek vietos nei šildikliui, nei netgi gerai šilumos izoliacijai. Konstruktoriai tikisi apsieiti be jų. Patys kuro celėse vykstantys procesai sukuria nemažai šilumos, todėl ją tinkamai panaudojant galima išspręsti ir minėtąsias problemas.

   Problemos iškyla ne tik čia. Kuro celės ir elektrolizės sistemos privalo sutilpti lėktuvo nusileidimo atramose, kurios tėra 1,5 m ilgio ir 60 cm pločio. Celes sumažinti yra labai sunku, nes tam reikia suspausti dujas iki 27 atmosferų. Aukšto slėgio kuro celės yra naudojamos ir atominiuose povandeniniuose laivuose, bet jų konstruktoriams nėra reikalo sukti galvą dėl to, kad sistema neviršytų svorio limitų.

   Nors ir kaip ten būtų, NASA pasamdyta kompanija Lynntech jau sugebėjo sukurti reikiamų kuro celių prototipą. Tiesa, kol kas jis dar gamina tik pusę "Helios" reikalingos elektros energijos, ir tolesni tyrimai vyksta visu tempu. Bandydami aukšto slėgio kuro celes, Lynntech inžinieriai buvo apstatę jas gelžbetonio blokais ir smėlio pripiltais maišais. Vandenilis ir deguonis susimaišę labai stipriai sprogsta. Būtent dėl to inžinieriai dabar kuria įvairias saugos sistemas, kitaip Federalinė aviacijos administracija (FAA) tikrai neleis "pakabinti" tokių skraidančių bombų virš Amerikos didmiesčių. "Helios" turės daug jutiklių, registruojančių mažiausią nuotėkį, ir saugos ventilius, išjungsiančius sistemą mažiausio pavojaus atveju. Viską bus galima išjungti avariniu išjungikliu ir "Helios" švelniai nusklęs ant žemės.

   NASA ir AeroViroment tiki, kad sukūrę nuotėkių neturinčią ir neužšąlančią kuro celių sistemą, jie galės pirmieji pagaminti praktiškai amžinai skrendantį lėktuvą.


El. p.: info@elektronika.lt