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Estación de plataforma de gran altitud

Una plataforma de gran altitud puede proporcionar servicios de observación o comunicación. Una estación de plataforma de gran altitud ( HAPS , por sus siglas en inglés, que tamb...

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Una plataforma de gran altitud puede proporcionar servicios de observación o comunicación.

Una estación de plataforma de gran altitud ( HAPS , por sus siglas en inglés, que también puede significar pseudosatélite de gran altitud o sistema de plataforma de gran altitud ), también conocida como satélite atmosférico , es una aeronave de gran altitud y larga autonomía capaz de ofrecer servicios de observación o comunicación similares a los de los satélites artificiales . En su mayoría vehículos aéreos no tripulados (UAV), se mantienen en el aire mediante sustentación atmosférica, ya sea aerodinámica como los aviones o aerostática como los dirigibles o globos . Los drones militares de gran altitud y larga autonomía (HALE, por sus siglas en inglés) pueden volar por encima de los 18 000 m (60 000 pies) durante 32 horas, mientras que las HAPS civiles son estaciones de radio a una altitud de entre 20 y 50 km sobre puntos de referencia, durante semanas.  

El vuelo a gran altitud y de larga duración se estudia desde al menos 1983, y los programas de demostración desde 1994. Se han propuesto el hidrógeno y la energía solar como alternativas a los motores convencionales. Por encima del transporte aéreo comercial y la turbulencia del viento, a gran altitud, tanto la resistencia como la sustentación se reducen. Los HAPS podrían utilizarse para la monitorización meteorológica , como repetidores de radio , para oceanografía u obtención de imágenes terrestres , para la seguridad fronteriza , patrulla marítima y operaciones antipiratería, respuesta ante desastres u observación agrícola .

Aunque los aviones de reconocimiento han podido alcanzar grandes altitudes desde la década de 1950, su autonomía es limitada. Uno de los pocos aviones HALE operativos es el Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk . Existen muchos prototipos ligeros propulsados ​​por energía solar, como el NASA Pathfinder / Helios o el Airbus Zephyr , que pueden volar durante 64 días; pocos son tan avanzados como estos. Los combustibles de aviación convencionales se han utilizado en prototipos desde 1970 y pueden volar durante 60 horas, como el Boeing Condor . Los aviones de hidrógeno pueden volar incluso más tiempo, una semana o más, como el AeroVironment Global Observer .

Los dirigibles estratosféricos suelen presentarse como una tecnología alternativa. Sin embargo, se han construido pocos prototipos y ninguno está operativo. En el ámbito de los globos aerostáticos, el proyecto de mayor duración más conocido fue Google Loon , que utilizaba globos de gran altitud llenos de helio para alcanzar la estratosfera. El proyecto Loon finalizó en 2021.

Definiciones

Resistencia prolongada en altitud (HALE)
Las aeronaves de gran altitud y larga autonomía (HALE) son drones militares no armados capaces de volar a 18 000 m (60 000 pies) durante 32 horas, como el RQ-4 Global Hawk de la USAF o sus variantes utilizadas para ISR . [ 1 ] Esto es superior y más prolongado que las aeronaves de altitud media y larga autonomía (MALE), que vuelan entre 7600 y 15 200 m (25 000 y 50 000 pies ) durante 24 horas, siendo más vulnerables a la defensa antiaérea , como el MQ-9 Reaper de ISR/ataque de la USAF o sus variantes. [ 1 ]    
Estación de plataforma de gran altitud (HAPS)
definido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) como " una estación en un objeto a una altitud de 20 a 50 km y en un punto fijo nominal especificado con respecto a la Tierra " en su Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (RR). [ 2 ] HAPS también puede ser la abreviatura de pseudosatélite de gran altitud .

Estudios

Vídeo del Helios de la NASA en vuelo

En 1983, Lockheed produjo un estudio preliminar de aeronaves de energía solar y trenes de potencia asociados para la NASA , ya que el vuelo de larga duración podía compararse con las naves espaciales suborbitales . [ 3 ] En 1984 se publicó el informe Diseño de aviones no tripulados de larga duración que incorporan propulsión solar y de celda de combustible . [ 4 ] En 1989, el informe Diseño y resultados experimentales para un perfil aerodinámico de gran altitud y larga duración propuso aplicaciones como relé de radio , para monitoreo meteorológico o para la localización de misiles de crucero . [ 5 ]

El programa ERAST de la NASA (Tecnología de Aeronaves y Sensores para la Investigación Ambiental) se inició en septiembre de 1994 para estudiar los UAV de gran altitud y se finalizó en 2003. [ 6 ] En julio de 1996, el informe Strikestar 2025 de la USAF pronosticó que los UAV HALE mantendrían la ocupación del espacio aéreo con vuelos de 24 horas. [ 7 ] La Oficina de Reconocimiento Aéreo de Defensa realizó demostraciones de aeronaves UAV de larga autonomía. [ 7 ] En septiembre de 1996, Israel Aircraft Industries detalló el diseño de un UAV HALE. [ 8 ]

En 2002, se publicó el diseño preliminar de fiabilidad de un vehículo aéreo no tripulado de gran altitud y muy larga autonomía propulsado por energía solar . El proyecto CAPECON de la Unión Europea tenía como objetivo desarrollar vehículos HALE, mientras que la Academia Polaca de Ciencias propuso su concepto PW-114 que volaría a 20 km (66 000 pies) durante 40 horas. [ 9 ] Luminati Aerospace propuso su aeronave Substrata propulsada por energía solar que volaría en formación como gansos migratorios para reducir la potencia requerida para la aeronave que la sigue en un 79 %, lo que permitiría que fuselajes más pequeños permanecieran en el aire indefinidamente hasta una latitud de 50°. [ 10 ]  

Diseño

Variación del perfil del viento con la altitud, según datos de la NASA, que muestran velocidades mínimas del viento entre 17 y 22 km/h (56 000 y 72 000 pies) . Si bien los valores absolutos varían, las tendencias mostradas son similares en la mayoría de las ubicaciones.  
Fuerza
Se requiere energía para el funcionamiento continuo, lo que limita la autonomía debido a la necesidad de repostar. Las aeronaves solares de funcionamiento continuo necesitan almacenar la energía de la luz diurna para la noche, en baterías eléctricas [ 11 ] o en pilas de combustible [ 12 ] .
Selección de altitud
La resistencia aerodinámica se reduce en el aire enrarecido de la tropopausa , muy por encima de los vientos fuertes de 40–160 kn (74–296 km/h) y el tráfico aéreo de la alta troposfera entre 20 000 a 35 000 pies (6 100 a 10 700 m) . [ 13 ] Mantener una posición frente a vientos variables es un desafío. [ 14 ] Se encuentra viento y turbulencia relativamente suaves por encima de la corriente en chorro en la mayoría de las ubicaciones en la estratosfera entre 17 y 22 km (56 000 y 72 000 pies) , aunque esto es variable con la latitud y la estación. [ 14 ] Las altitudes por encima de 55 000 pies (17 000 m) también están por encima del transporte aéreo comercial . [ 14 ] Volar en la tropopausa a 65 000 pies (20 000 m) es por encima de las nubes y la turbulencia con vientos por debajo de 5 nudos (9 km/h) , y por encima del espacio aéreo Clase A regulado por la FAA que termina a 60 000 pies (18 000 m) . [ 11 ]              
Comparación con satélites
Una menor altitud cubre de manera más efectiva una región pequeña, implica un menor presupuesto de enlace de telecomunicaciones (una ventaja de 34 dB sobre un LEO , 66 dB sobre GEO ), un menor consumo de energía y un menor retardo de ida y vuelta . [ 15 ] Los satélites son más caros, tardan más en desplegarse y no se puede acceder razonablemente para su mantenimiento. [ 15 ] Un satélite en el vacío del espacio orbita debido a su alta velocidad generando una fuerza centrífuga que iguala la gravedad. Cambiar la órbita de un satélite requiere gastar su suministro de combustible extremadamente limitado.

Aplicaciones

Los satélites atmosféricos podrían utilizarse para la monitorización meteorológica , como repetidores de radio , para oceanografía o imágenes de la Tierra como un satélite orbital por una fracción del coste. [ 11 ] Otros usos incluyen la seguridad fronteriza , la patrulla marítima y las operaciones antipiratería , la respuesta a desastres o la observación agrícola . [ 11 ] Podrían llevar conectividad a internet a los 5.000 millones de personas que carecen de ella, ya sea con 11.000 UAVs aéreos o con globos como el Proyecto Loon de Google . [ 16 ]

Servicios de radiocomunicación
El transporte aéreo comercial vuela a aproximadamente 10 000 m (33 000 pies) – 12 000 m (39 000 pies) . HAPS puede proporcionar conectividad de radio a los usuarios, ya que una altitud superior a 12 500 m (41 000 pies) permite la propagación en línea de visión de al menos 400 km (220 millas náuticas) . HAPS podría proporcionar ancho de banda y capacidad similares a una red de acceso inalámbrico de banda ancha , como WiMAX , sobre un área de cobertura similar a la de un satélite. Las comunicaciones militares pueden mejorarse en áreas remotas como en Afganistán, donde el terreno montañoso interfiere con las señales de comunicación. [ 17 ] World Mobile está probando una plataforma que vuela a unos 20 000 m (66 000 pies) , que puede servir un área de 15 000 km² (161 458 656 000 pies²). Dentro de esa área, la conectividad se puede brindar directamente a los dispositivos a través de los estándares 3G , 4G , 5G y futuros estándares 6G . [ 18 ]          
Vigilancia e inteligencia
El UAV Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk es utilizado por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos para vigilancia y seguridad. Está equipado con radar , cámaras ópticas e infrarrojas y es capaz de transmitir sus datos en tiempo real. [ 19 ]
Monitoreo en tiempo real
Un área podría ser monitoreada para detección de inundaciones , monitoreo sísmico , teledetección y gestión de desastres . [ 20 ]
Monitoreo del clima y del medio ambiente
Para el monitoreo ambiental y meteorológico, los globos de gran altitud pueden desplegar equipos científicos para medir cambios ambientales o para monitorear el clima. En colaboración con la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), la NASA ha comenzado a utilizar vehículos aéreos no tripulados Global Hawk para estudiar la atmósfera terrestre. [ 21 ]
Lanzamiento de cohete
Más del 90 % de la materia atmosférica se encuentra por debajo de la plataforma de gran altitud, lo que reduce la resistencia atmosférica para el lanzamiento de cohetes: «Como estimación aproximada, un cohete que alcanza una altitud de 20 km (66 000 pies) al ser lanzado desde tierra alcanzará los 100 km (54 millas náuticas) si se lanza a una altitud de 20 km (66 000 pies) desde un globo». [ 22 ] Se han propuesto propulsores de masa para el lanzamiento a órbita. [ 23 ]      

aviones

Aviones de reconocimiento como el Lockheed U-2 de finales de la década de 1950 podían volar por encima de los 70 000 pies (21 000 m) y el SR-71 de 1964 por encima de los 80 000 pies (24 000 m) . [ 13 ] El Myasishchev M-55, propulsado por dos turbofanes, alcanzó una altitud de 21 360 m (70 080 pies) en 1993, una variante del M-17 que voló por primera vez en 1982, que alcanzó los 21 830 m (71 620 pies) en 1990.        

Operacional

Grob G 520 Egrett
El Grob G 520 tripulado realizó su primer vuelo el 24 de junio de 1987 y fue certificado en 1991. Impulsado por un turbohélice Honeywell TPE331 , tiene 33 m (108 pies) de ancho, alcanzó los 16.329 m (53.574 pies) y puede permanecer en el aire durante 13 horas.  
Capaz de volar hasta 60.000 pies (18.300 m) durante más de 34 horas, el RQ-4 Global Hawk entró en servicio en la USAF en 2001.
Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk
El Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk realizó su primer vuelo el 28 de febrero de 1998 y entró en servicio en la USAF en 2001. [ 24 ] El RQ-4, de 40 m (131 pies) de ancho y 14,5 m (48 pies) de largo, está propulsado por un único turbofán Rolls-Royce F137 , pesa hasta 14,6 t (32 250 lb) al despegue y transporta una carga útil de 1360 kg (3000 lb) hasta 18 300 m (60 000 pies) durante más de 34 horas. [ 25 ] Puede utilizarse como repetidor de radio y puede transportar sensores electroópticos , infrarrojos , radar de apertura sintética (SAR) y SIGINT de banda alta y baja . [ 25 ] Un total de 42 de ellos han estado en servicio en la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . [ 26 ] Es la base del MQ-4C Triton de la Armada de los Estados Unidos .

Prototipos

Alimentado por energía solar

NASA Pathfinder Plus
AeroVironment/ NASA Pathfinder
El prototipo HALSOL , un ala volante de 185 kg (410 lb) y 30 m (98,4 pies) de ancho propulsada por ocho motores eléctricos, voló por primera vez en junio de 1983. [ 27 ] Se unió al Programa ERAST de la NASA a finales de 1993 como Pathfinder, y con células solares que cubrían toda el ala añadidas posteriormente, alcanzó los 50.500 pies (15.400 m) el 11 de septiembre de 1995 y luego los 71.530 pies (21.800 m) en 1997. [ 12 ] El Pathfinder Plus tenía cuatro secciones del ala del Pathfinder de un total de cinco unidas a una sección central más larga, aumentando la envergadura a 121 pies (37 m) , voló en 1998 y alcanzó los 80.201 pies (24.445 m) el 6 de agosto de ese año. [ 12 ]        
Centurión de la NASA
AeroVironment/ NASA Centurion / Prototipo Helios
El Centurion, que voló a finales de 1998, tenía un perfil aerodinámico rediseñado para gran altitud y una envergadura aumentada a 206 pies (63 m) , 14 motores, cuatro góndolas bajo las alas para transportar baterías, sistemas y tren de aterrizaje. [ 12 ] Fue modificado en el prototipo Helios , con una sexta sección de ala de 41 pies (12 m) para una envergadura de 247 pies (75 m) , y una quinta góndola para tren de aterrizaje y sistemas. Voló por primera vez a finales de 1999, se le añadieron paneles solares en 2000 y alcanzó los 96.863 pies (29.524 m) el 13 de agosto de 2001. [ 12 ] Un avión de producción volaría hasta seis meses. [ 12 ] Se desintegró en vuelo en 2003. [ 28 ]        
Airbus Zephyr
El Zephyr fue diseñado originalmente por QinetiQ , una filial comercial del Ministerio de Defensa del Reino Unido . [ 29 ] Los UAV se alimentan con células solares , recargando las baterías durante el día para permanecer en el aire por la noche. El primer modelo voló en diciembre de 2005. [ 30 ] En marzo de 2013, el proyecto fue vendido a Airbus Defence and Space . [ 31 ] El último modelo Zephyr 8/S pesa 75 kg (165 lb) , tiene una envergadura de 25 m (82 ft) y alcanzó los 23.200 m (76.100 ft) . [ 32 ]      
Impulso solar
El primer demostrador tripulado Solar Impulse realizó su primer vuelo el 3 de diciembre de 2009 y completó un ciclo solar diurno en un vuelo de 26 horas en julio de 2010. El Solar Impulse 2, de 71,9 m (236 pies) de ancho y 2,3 toneladas (5100 libras) de peso, realizó su primer vuelo el 2 de junio de 2014, podía alcanzar los 12 000 m (39 000 pies) y su vuelo más largo fue desde Nagoya, Japón, hasta Kalaeloa, Hawái, con una duración de 117 horas y 52 minutos, el 28 de junio de 2015.
Titan Aerospace Solara
Fundada en 2012 en Nuevo México , Titan Aerospace estaba desarrollando grandes satélites atmosféricos de gran altitud alimentados por energía solar , similares al AeroVironment Global Observer o QinetiQ Zephyr . [ 11 ] Su ala, de más de 160 pies (50 m) de ancho, estaría cubierta de células solares para proporcionar energía para el vuelo diurno, almacenada en baterías eléctricas para su uso nocturno. [ 11 ] Con un costo inferior a 2 millones de dólares, podrían transportar una carga útil de 70 lb (30 kg) durante hasta cinco años, limitada por el deterioro de la batería. [ 11 ] En 2013, Titan estaba volando dos modelos de prueba a escala 1/5 y tenía como objetivo probar en vuelo un prototipo de tamaño completo para 2014. [ 11 ] En marzo de 2014, Facebook se interesó en la compañía, dirigida en ese momento por el fundador de Eclipse Aviation, Vern Raburn, por 60 millones de dólares. [ 16 ] Google compró Titan Aerospace en abril de 2014, [ 33 ] logró volar un prototipo en mayo de 2015 pero se estrelló a los pocos minutos y Titan Aerospace cerró a principios de 2017. [ 34 ]    
El KARI EAV-3 voló durante 53 horas y hasta 22 km (72.000 pies) .  
KARI EAV
El Instituto Coreano de Investigación Aeroespacial (KARI) comenzó a desarrollar su Vehículo Aéreo Eléctrico (EAV) en 2010. Tras la creación de prototipos a escala reducida, su último modelo, el EAV-3, de 20 m (66 pies) de ancho, pesa 66 kg (146 libras) y está diseñado para volar durante meses. En agosto de 2015, voló hasta 14,2 km (47 000 pies) durante 53 horas y hasta 22 km (72 000 pies) en agosto de 2020. [ 35 ]        
Astigan A3
La agencia cartográfica británica Ordnance Survey (OS), filial del Departamento de Negocios, Energía y Estrategia Industrial , está desarrollando el A3, un HAPS de doble brazo propulsado por energía solar con una envergadura de 38  m (125  pies) y un peso de 149  kg (330 lb), diseñado para mantenerse en el aire a 67.000 pies (20.000 m) durante 90 días transportando una carga útil de 25 kg (55 lb) . [ 36 ] OS posee el 51% de la empresa británica Astigan , dirigida por Brian Jones , que desarrolla el A3 desde 2014 con vuelos de prueba de modelos a escala en 2015 y vuelos a gran escala a baja altitud en 2016. [ 36 ] Los vuelos a gran altitud deberían comenzar en 2019, para completar las pruebas en 2020 con una introducción comercial para monitoreo ambiental , cartografía , comunicaciones y seguridad. [ 36 ] En marzo de 2021, el proyecto se dio por terminado al no encontrarse un socio estratégico. [ 37 ]     
Facebook Aquila
El Facebook Aquila UAV era un UAV de ala volante de fibra de carbono y propulsado por energía solar, con una envergadura de 40 m (132 pies ) y un peso de 424 kg (935 libras) , diseñado para mantenerse en el aire a FL650 durante 90 días. [ 28 ] Fue diseñado y fabricado por la empresa británica Ascenta para Facebook , con el fin de proporcionar conectividad a internet. [ 38 ] Los UAVs utilizarían comunicación láser entre ellos y con las estaciones terrestres. [ 39 ] El 28 de junio de 2016, realizó su primer vuelo, que duró noventa minutos y alcanzó los 660 m (2150 pies ) , pero una sección de veinte pies del ala derecha se rompió durante la aproximación final. [ 40 ] [ 41 ] Realizó otros vuelos de prueba a baja altitud en 2017. [ 28 ] El 27 de junio de 2018, Facebook anunció que detendría el proyecto y planeaba que otras empresas construyeran los drones. [ 42 ]      
Corporación China de Ciencia y Tecnología Aeroespacial
CASTC voló un UAV de energía solar de 45 m (147 pies ) de envergadura hasta FL650 en un vuelo de prueba de 15 horas en julio de 2017. [ 28 ]  
Lavochkin LA-252
La oficina de diseño rusa Lavochkin está realizando pruebas de vuelo del LA-252, un UAV de energía solar de 25 m (82 pies ) de envergadura y 116 kg (255 lb) diseñado para permanecer en el aire 100 días en la estratosfera. [ 28 ]    
Mira Aerospace ApusDuo
Una empresa conjunta entre Bayanat AI, con sede en Abu Dhabi, y el fabricante estadounidense de UAV , UAVOS , el ApusDuo HAPS de Mira Aerospace ha completado más de 100 vuelos de prueba en 3 continentes, basándose en tecnologías desarrolladas por primera vez en 2014. [ 43 ] Con una envergadura de 14 m (46 pies) , la aeronave no tripulada ApusDuo 14 utiliza un diseño de ala en tándem flexible con células solares de alta eficiencia para volar continuamente durante meses a altitudes de hasta 19 000 m (62 000 pies) , transportando cargas útiles de hasta 6 kg (13 lb) . Durante un vuelo de prueba en Ruanda en octubre de 2023, Mira Aerospace se convirtió en la primera empresa en proporcionar con éxito conectividad 5G desde una aeronave autónoma HAPS de ala fija en la estratosfera. [ 44 ]      
Aurora Odiseo
Aurora Flight Sciences anunció su Odysseus en noviembre de 2018. [ 45 ] La aeronave de fibra de carbono de 74,1 m (243 pies) de ancho pesa menos de 880 kg (1940 lb) y puede transportar una carga útil de 25 kg (55 lb). [ 46 ] Fue diseñada para permanecer por encima de los 65 000 pies (20 000 m) hasta tres meses en latitudes de hasta 20°. [ 47 ] Su primer vuelo se retrasó indefinidamente en julio de 2019. [ 45 ]    
AeroVironment HAPSMobile
AeroVironment diseñará y desarrollará prototipos de UAV alimentados por energía solar por 65 millones de dólares para HAPSMobile , una empresa conjunta financiada en un 95% y propiedad de la empresa de telecomunicaciones japonesa SoftBank . [ 28 ] Similar al Helios de 1999 , el ala volante de 256 pies (78 m) de envergadura con 10 hélices de accionamiento eléctrico proporcionaría 4G LTE y 5G directamente a dispositivos en un área de 200 km (125 mi) de diámetro. [ 48 ] Del 21 al 22 de septiembre de 2020, el HAPSMobile Hawk30 (renombrado como Sunglider ) voló durante 20 horas y alcanzó una altitud de 62 500 pies (19 000 m) , probando las comunicaciones LTE de larga distancia desarrolladas con Loon para teléfonos inteligentes LTE estándar y comunicaciones de banda ancha inalámbricas . [ 49 ]      
BAE Systems PHASA-35
Diseñado por Prismatic Ltd., ahora BAE Systems , el BAE Systems PHASA-35,  con una envergadura de 35 m (115  pies), realizó su primer vuelo en febrero de 2020 desde el Campo de Pruebas de Woomera en Australia Meridional; debería volar su carga útil de 15 kg (33 lb) a unos 70 000 pies durante días o semanas. [ 50 ] Para diciembre de 2024, había volado durante 24 horas y alcanzado más de 66 000 pies (20 000 m) desde Spaceport America en Nuevo México, con el objetivo de entrar en actividad operativa para 2026. [ 51 ]     
Ingeniería rápida SULE
El Swift Ultra Long Endurance SULE de Swift Engineering completó su vuelo inaugural en colaboración con el Centro de Investigación Ames de la NASA en julio de 2020. [ 52 ] Diseñado para operar a 70 000 pies (21 000 m) , el UAV persistente de 72 pies (22 m) pesa menos de 180 lb (82 kg) y puede transportar cargas útiles de hasta 15 lb (6,8 kg) . [ 52 ] El 29 y 30 de septiembre de 2024, alcanzó los 55 904 pies (17 040 m) en un vuelo de 24 horas. [ 53 ] Despegó y aterrizó en Spaceport America en Nuevo México. [ 54 ]           
HAL CATS Infinity
CATS Infinity está siendo desarrollado por HAL , NAL y NewSpace Research. Su modelo a escala reducida voló por primera vez en 2022. En febrero de 2024, el prototipo a escala reducida de 23 kg (51 lb) con una envergadura de 12 m (39 pies) alcanzó los 3000 m (9800 pies) desde el Campo de Pruebas Aeronáuticas de Chitradurga durante ocho horas y media, y se esperaba que la finalización del desarrollo fuera en 2027. [ 55 ] En mayo de 2024, las pruebas de vuelo del prototipo a escala reducida alcanzaron los 26000 pies (7900 m) durante 27 horas desde Chitradurga. [ 56 ] El prototipo a subescala tiene como objetivo un vuelo de 7 días a una altitud de 20 km (66000 pies) con una velocidad de crucero de 100 km/h (54 nudos) . El objetivo CATS Infinity a escala real, de 450 kg (990 lb), tiene una autonomía de noventa días a gran altitud y una carga útil de 35 kg (77 lb) . La Armada de la India también está interesada en este proyecto. [ 57 ]                
Kea Atmos Mk1
El sistema de carga útil estratosférico Kea Atmos Mk1, alimentado por energía solar, fue diseñado y fabricado por Kea Aerospace en Nueva Zelanda. Su primer vuelo de prueba tuvo lugar en febrero de 2023 y el primer vuelo estratosférico el 8 de febrero de 2025. Tiene una envergadura de 12,5 metros y pesa menos de 40  kg. El Kea Atmos Mk1 está diseñado para transportar  cargas útiles de 2 kg a la estratosfera en misiones de un solo día, desde el amanecer hasta el anochecer, y colabora con diversos clientes internacionales. Actualmente, Kea Aerospace está diseñando el Kea Atmos Mk2 para transportar  cargas útiles de 6 kg a la estratosfera en misiones de varios meses de duración.

alimentado por hidrocarburos

El Ryan YQM-98 R-Tern del programa Compass Cope realizó su primer vuelo el 17 de agosto de 1974 y fue diseñado para volar hasta 70.000 pies (21.340 m) y durante 30 horas.
Brújula Dwell y Brújula Cope de la USAF
El programa de vehículos aéreos no tripulados Compass Dwell de la USAF vio el vuelo del LTV XQM-93 en febrero de 1970, basado en un planeador Schweizer SGS 2-32 propulsado por turbohélice y diseñado para volar 24 horas y alcanzar los 50.000 pies (15.240 m); y el Martin Marietta Modelo 845 en abril de 1972, basado en un planeador Schweizer SGS 1-34 propulsado por motor de pistón , diseñado para alcanzar los 40.000 pies (12.000 m) y capaz de volar 28 horas. El siguiente programa Compass Cope vio el primer vuelo del Boeing YQM-94 B-Gull el 28 de julio de 1973: impulsado por un turborreactor General Electric J97 , fue diseñado para volar 30 horas hasta 70.000 pies (21.340 m), y logró volar durante 17,4 horas y hasta 55.000 pies (16.800 m); el competidor Ryan YQM-98 R-Tern estaba impulsado por un turbofán Garrett ATF3 , voló por primera vez el 17 de agosto de 1974 y fue diseñado para volar durante 30 horas.
Boeing Cóndor
El Boeing Condor realizó su primer vuelo el 9 de octubre de 1988, alcanzó los 20.430 m (67.028 pies) y se mantuvo en el aire durante casi 60 horas; impulsado por dos motores de pistón de 175 hp (130 kW) , este UAV de 61 m (200 pies) de ancho tenía un peso bruto de 9.200 kg (20.300 lb) y fue diseñado para alcanzar los 22.250 m (73.000 pies) y volar durante más de una semana. [ 58 ]      
Aurora, Perseo y Teseo
Construido por Aurora Flight Sciences para lo que se convertiría en el Programa ERAST de la NASA , el UAV de prueba de concepto Perseus voló por primera vez en noviembre de 1991, seguido por Perseus A el 21 de diciembre de 1993, que alcanzó más de 50 000 pies (15 000 m) . Diseñado para volar a 62 000 pies (18,9 km) y hasta 24 horas, Perseus B voló por primera vez el 7 de octubre de 1994 y alcanzó 60 280 pies (18 370 m) el 27 de junio de 1998. Su hélice propulsora está impulsada por un motor de pistón Rotax 914 potenciado por un turbocompresor de tres etapas con una potencia nominal fija de 105 hp (78 kW) a 60 000 pies (18 000 m) . Tiene un peso máximo de 2500 lb (1100 kg) , puede transportar una carga útil de 260 lb (120 kg) y su ala de 71,5 pies (21,8 m) tiene una alta relación de aspecto de 26:1 . [ 59 ] Un sucesor más grande impulsado por dos motores de pistón Rotax 912 , el Theseus voló por primera vez el 24 de mayo de 1996. Diseñado para volar durante 50 horas hasta 65 000 pies (20 000 m), el UAV de peso máximo de 5500 (2,5 t) tenía 140 pies (42,7 m) de ancho y podía transportar una carga útil de 340 kg (750 lb). [ 6 ]              
Grob Strato 2C
Diseñado para volar a 24 000 m (78 700 pies) y durante un máximo de 48 horas, el Grob Strato 2C tripulado realizó su primer vuelo el 31 de marzo de 1995 y alcanzó los 18 552 m (60 897 pies). La aeronave, de 56,5 m (185 pies) de ancho, estaba propulsada por dos motores de pistón de 300 kW (400 hp) con turbocompresor PW127 que actuaba como generador de gas.
El General Atomics Altus II , propulsado por pistones, realizó su primer vuelo el 1 de mayo de 1996 y alcanzó una altitud de 57.300 pies (17.500 m).  
General Atomics ALTUS
Como parte del programa ERAST de la NASA , los UAV de gran altitud General Atomics ALTUS I y II eran variantes civiles del Gnat 750 (que también dio origen al USAF Predator A ), con una autonomía de 48 horas y una envergadura mayor de 16,9 m (55,3 pies ) . Impulsado por un motor de pistón Rotax 912 turboalimentado de 100 hp (75 kW) , este banco de pruebas con un peso máximo al despegue (MTOW) de 970 kg (2130 lb) podía transportar hasta 150 kg (330 lb) de instrumentos científicos. El Altus II realizó su primer vuelo el 1 de mayo de 1996, con una autonomía de más de 26 horas, y alcanzó una altitud máxima de densidad de 17 500 m (57 300 pies ) el 5 de marzo de 1999. Estos dieron lugar al General Atomics Altair , de mayor tamaño y propulsado por turbohélice . [ 60 ]          
Compuestos a escala Proteo
El Scaled Composites Proteus tripulado opera a altitudes de 19,8  km (65 000  pies), mientras transporta una carga útil de 1100 kg (2400 lb) . [ 61 ] Impulsado por dos turbofanes Williams FJ44 , tenía alas en tándem con un ala delantera de 17 m (55 pies) y un ala trasera más ancha de 24 m (78 pies) de ancho para un peso máximo de despegue de 6,6 t (14 500 lb), podía volar a una velocidad de crucero de 450 km/h (240 nudos) y permanecer 22 horas a 925 km (500 millas náuticas) de su base. [ 6 ]      
Virgin Atlantic GlobalFlyer
El GlobalFlyer tripulado , construido por Scaled Composites , fue diseñado para dar la vuelta al mundo. Impulsado por un único motor Williams FJ44 , este avión de 35 metros de ancho puede pesar hasta 10 toneladas. Con un techo de servicio de 15.450 metros, voló durante 76 horas y 45 minutos en febrero de 2006.
Aurora Flight Sciences Orión
La plataforma inicial Boeing/ Aurora Flight Sciences Orion podía volar a 65 000 pies (20 000 m) durante 100 horas, impulsada por motores de pistón alimentados por hidrógeno líquido ; su peso al despegue de 7 000 libras (3,2 toneladas) permitía cargas útiles de 400 libras (180 kg). [ 13 ] Evolucionó a un UAV MALE con dos turbodiésel que utilizaba combustible para aviones y un peso bruto aumentado a 11 000 libras (5 000 kg) , diseñado para volar a 20 000 pies (6 100 m) durante 120 horas (cinco días) con una carga útil de 1000 libras, o una semana con una menor; realizó su primer vuelo en agosto de 2013 y voló durante 80 horas en diciembre de 2015, aterrizando con suficiente combustible para 37 horas más. [ 62 ]      
Águila Divina de la Corporación Aeronáutica de Shenyang
El Divine Eagle , producido por Shenyang Aircraft Corporation , es un gran UAV propulsado por turbofán desarrollado desde 2012 y posiblemente en servicio para 2018. [ 63 ] La aeronave de doble fuselaje y doble cola tiene un ala canard y las pruebas en túnel de viento alcanzaron un techo de 25 km (82 000 pies) y Mach 0,8. [ 64 ]  

alimentado con hidrógeno

El Boeing Phantom Eye, propulsado por hidrógeno , debería haber alcanzado los 65.000 pies (19.800 m) en cuatro días.
Observador global de AeroVironment
Impulsado por hidrógeno líquido y diseñado para volar a una altitud de hasta 65 000 pies (20 000 m) durante un máximo de 7 días, el AeroVironment Global Observer realizó su primer vuelo el 5 de agosto de 2010. [ 65 ] Tras un accidente en abril de 2011, el Pentágono archivó el proyecto. [ 66 ]  
Boeing Phantom Eye
Una evolución del Boeing Condor desarrollado por Boeing Phantom Works , el Boeing Phantom Eye voló por primera vez en junio de 2012. [ 67 ] Impulsado por dos motores de pistón Ford turboalimentados de 2.3 litros y 150 hp (110 kW) que funcionan con hidrógeno líquido , el UAV de 150 pies (46 m) de ancho tiene un peso bruto al despegue de 9,800 libras (4.4 t) y puede transportar una carga útil de 450 libras (200 kg) . [ 67 ] Alcanza una velocidad de crucero de 150 nudos (280 km/h) , puede llegar a 65,000 pies (19,800 m) y tiene una autonomía de cuatro días. [ 67 ] Una variante de tamaño completo está diseñada para transportar una carga útil de 2,000 libras (910 kg) durante diez días. [ 67 ] En agosto de 2016, el demostrador Phantom Eye fue transferido al Museo de Pruebas de Vuelo de la Fuerza Aérea . [ 68 ]        
Plataformas estratosféricas
UK Stratospheric Platforms , creada en 2014, salió a bolsa el 19 de octubre de 2020; tras las pruebas de vuelo de un repetidor 4G/ 5G en un Grob G 520 a 45.000 pies (14.000 m) , la empresa emergente está desarrollando un UAV HAPS propulsado por pila de combustible de hidrógeno, construido por Scaled Composites , con una envergadura de 60 m (200 pies) , que volaría a 60.000 pies (18.000 m) durante nueve días con una carga útil de 140 kg (310 lb) . [ 69 ]        

Dirigibles

Los dirigibles estratosféricos no tripulados están diseñados para operar a  altitudes muy elevadas, de 60 000 a 75 000 pies (18,3 a 22,9 km), durante semanas, meses o años. [ 70 ] Debido a los daños causados ​​por la radiación ultravioleta , la corrosión por ozono y las dificultades para mantener la posición, pueden alimentarse con energía solar y almacenarla durante la noche. [ 70 ]

El primer vuelo estratosférico propulsado de un dirigible tuvo lugar en 1969, alcanzando los 70.000 pies (21 km) durante 2 horas con una carga útil de 5 libras (2,3 kilogramos) . [ 71 ] En agosto de 2002, la empresa estadounidense Worldwide Aeros estaba construyendo un demostrador estratosférico para el Instituto Coreano de Investigación Aeroespacial , como parte del programa de desarrollo HAA de Corea del Sur. [ 72 ] En abril de 2004, se estaban desarrollando dirigibles estratosféricos en EE. UU., Reino Unido, Canadá, Corea y Japón. [ 73 ] En mayo de 2004, la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial mostró su dirigible de prueba en Taiki, Hokkaido , como parte de su Proyecto de Plataforma Estratosférica. [ 74 ] 

SwRI HiSentinel
El 4 de diciembre de 2005, un equipo liderado por el Southwest Research Institute (SwRI), patrocinado por el Army Space and Missile Defense Command (ASMDC), demostró con éxito el vuelo propulsado del dirigible estratosférico HiSentinel a una altitud de 74.000 pies (23 km) . [ 75 ] 
Proyecto de Estructura de Sensores Integrados de la USAF
El sensor integrado es una estructura
El dirigible ISIS ( Integrated Sensor Is Structure ) de la USAF habría permanecido hasta diez años a 21 000 m (70 000 pies ) , proporcionando una alerta temprana constante contra misiles de crucero a una distancia de hasta 600 km (320 millas náuticas) o combatientes enemigos a una distancia de hasta 300 km (160 millas náuticas) . [ 13 ]      
Lockheed-Martin HAA
La Agencia de Defensa contra Misiles del Departamento de Defensa de los Estados Unidos contrató a Lockheed Martin para construir un dirigible de gran altitud no tripulado (HAA) para su Sistema de Defensa contra Misiles Balísticos . [ 76 ] En enero de 2006, Lockheed ganó un contrato de 149 millones de dólares para construirlo y demostrar su viabilidad técnica y utilidad militar. [ 77 ] Operaría por encima de 60 000 pies (18 000 m) en una posición cuasi geoestacionaria para proporcionar mantenimiento de estación orbital persistente como plataforma de aeronave de vigilancia , repetidor de telecomunicaciones u observador meteorológico. El lanzamiento se propuso originalmente en 2008, la aeronave de producción tendría 500 pies (150 m) de largo y 150 pies (46 m) de diámetro. Impulsado por células solares, permanecería en el aire hasta un mes y estaba destinado a inspeccionar un diámetro de tierra de 600 millas (970 km) .        
Lockheed-Martin HALE-D
El 27 de julio de 2011, el demostrador a escala reducida " High Altitude Long Endurance-Demonstrator " (HALE-D) fue lanzado en un vuelo de prueba. [ 78 ] HALE-D tenía un volumen de 500 000 pies³ (14 000 m³), ​​era de 240 pies ( 73 m ) de largo y 70 pies (21 m) de ancho, tenía células solares de 15 kW (20 hp) que cargaban baterías de iones de litio de 40 kWh y motores eléctricos de 2 kW (2,7 hp) para volar a una velocidad aerodinámica verdadera de 20 nudos (37 km/h) a 60 000 pies (18 000 m) con una carga útil de 50 lb (23 kg) durante 15 días. [ 79 ] A 32 000 pies (9800 m) un problema con los niveles de helio lo impidió y el vuelo fue terminado. [ 80 ] Descendió y se estrelló en un bosque del área de Pittsburgh . [ 81 ] Dos días después, fue destruido por un incendio antes de su recuperación. [ 82 ]                  
Dirigible Lindstrand HALE
Lindstrand Technologies diseñó un dirigible no rígido lleno de helio y cubierto de células solares. La aeronave de 14 t (31 000 lb) podría transportar una carga útil de 500 kg (1100 lb) durante 3 a 5 años, ya que la pérdida de helio sería mínima a gran altitud. Para el almacenamiento de energía, un electrolizador de 180 kW llenaría tanques de H2 y O2, que se convertirían de nuevo en agua mediante una pila de combustible de 150 kW . Un motor de 80 kW (110 hp) permitiría una velocidad máxima de 24 m/s (47 nudos) . [ 83 ]        
Dirigible Stratobus
Tales Alenia Estratobus
Thales Alenia Space desarrolla el dirigible estratosférico no tripulado Stratobus, propulsado por energía solar , de 115 m (377 pies) de largo y 6800 kg (15 000 lb) de peso, incluyendo una carga útil de 250 kg (550 lb) . Está diseñado para una misión de cinco años con mantenimiento anual y se planeó un prototipo para finales de 2020. [ 28 ]      
H-Aero
Sistemas de lanzamiento basados ​​en H-Aero LTA para la exploración de Marte, [ 84 ] cuyo desarrollo se lleva a cabo mediante plataformas terrestres de gran altitud. Los primeros sistemas se probaron en 2021. [ 85 ]
Stratoship SZ-155
El SZ-155 fue diseñado y fabricado por Stratoship en Australia. Realizó dos vuelos de prueba a baja altitud en 2022 y 2024 antes de alcanzar la estratosfera en su primer vuelo a gran altitud el 5 de mayo de 2025. Voló durante 11 horas y 12 minutos en total, y permaneció más de 8 horas en la estratosfera. El SZ-155 mide 25 metros de largo y fue diseñado para vuelos de hasta 7 días de duración. Puede transportar hasta 10 kg de carga útil a la estratosfera. Actualmente, Stratoship está diseñando un modelo futuro para vuelos de varios meses.

Globos

Un globo del Proyecto Loon de Google

Un satélite de globo geoestacionario (GBS) vuela en la estratosfera ( de 60 000 a 70 000 pies (18 a 21 km) sobre el nivel del mar) en un punto fijo sobre la superficie de la Tierra. A esa altitud, el aire tiene 1/10 de su densidad que tiene al nivel del mar . Un GBS podría usarse para proporcionar acceso a Internet de banda ancha en una gran área. [ 86 ] Un proyecto anterior fue el Proyecto Loon de Google , que contemplaba el uso de globos de gran altitud llenos de helio .  

Helicópteros

Boeing A160 Colibrí
El Boeing A160 Hummingbird es un helicóptero producido por Boeing. [ 87 ] El programa, que realizó su primer vuelo en 2002, tenía como objetivos una autonomía de 24 horas y una altitud de 30 000 pies (9100 m), pero fue abandonado en diciembre de 2012.

Véase también

Referencias

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