Стратосферный беспилотник значительно расширяет возможности украинских БПЛА

В первой части статьи представлен краткий обзор современных высотных платформ длительного базирования (High-Altitude Platform Station, HAPS) как перспективного направления для технологического и экономического развития. Анализируется широкий спектр гражданских применений: развертывание и усиление телекоммуникационных сетей (4G/5G), мониторинг окружающей среды и климата, точное земледелие, картографирование, инспекция критической инфраструктуры и охрана государственной границы. Проводится обзор ведущих мировых программ и обоснование экономических преимуществ HAPS по сравнению с традиционными спутниковыми и авиационными решениями. Рассматриваются ключевые технологии, лежащие в основе HAPS: аккумуляторные системы с высокой удельной энергией, гибкие солнечные элементы для стратосферных условий и легкие композитные материалы с оценкой их текущего состояния в мире и в Украине.

Учитывая вызовы, стоящие перед Украиной в связи с полномасштабным вторжением российской федерации, Вторая часть посвящена потенциалу двойного назначения. Предложена концепция стратосферного БПЛА (High-Altitude Unmanned Aerial Vehicle, HAUAV) и архитектура его применения (AURA) как нового звена в национальной системе безопасности. Концепция предусматривает создание аппарата с крейсерской высотой полета до 22 км и модульной полезной нагрузкой до 180 кг, который сочетает преимущества платформ классов HAPS/HALE/MALE и предусматривает внедрение доктрины его применения. Проанализированы ключевые технические вызовы — аэродинамика разреженной среды, энергообеспечение при низких температурах, сертификация и интеграция в воздушное пространство — и предложены пути их решения. Обоснованы операционные и экономические преимущества, в частности повышенная живучесть платформы и возможность навязывания противнику асимметричного обмена.

Ключевые слова: HAPS, HALE, MALE, HAUAV, стратосферный БПЛА, телекоммуникации, мониторинг окружающей среды, инспекция инфраструктуры, двойное назначение, контроль воздушного пространства, асимметричный обмен.

Airbus Zephyr [1]

Список сокращений

HAPS (High Altitude Platform Station) – Высотная платформа-станция HALE (High Altitude Long Endurance) – Высотный БПЛА большой продолжительности полета MALE (Medium Altitude Long Endurance) – Средневысотный БПЛА большой продолжительности полета UAV (Unmanned Aerial Vehicle) – Беспилотный летательный аппарат ISR (Intelligence, Surveillance & Reconnaissance) – Разведка, наблюдение и рекогносцировка LTA (Lighter-Than-Air) – Аппарат легче воздуха HTA (Heavier-Than-Air) – Аппарат тяжелее воздуха IADS (Integrated Air and Missile Defense System) – Интегрированная система противовоздушной и противоракетной обороны SHORAD (Short-Range Air Defense) – Противовоздушная оборона малого радиуса действия SEAD (Suppression of Enemy Air Defenses) – Подавление противовоздушной обороны противника SA (Strategic Attack) – стратегические удары авиации по «центрам тяжести» противника: экономика, промышленность, энергетика, C2 C2 (Command and Control) – управление и руководство силами и средствами: принятие решений

Системный обзор современных высотных платформ длительного базирования (HAPS)

Термин «высотные платформы длительного базирования» (HAPS) сам по себе не определяет конкретный тип носителя, а скорее описывает операционную концепцию — создание устойчивого инфраструктурного узла в стратосфере. Исторически эта ниша была более доступной для аппаратов легче воздуха (LTA, Lighter-Than-Air) — аэростатов и дирижаблей, однако в последние годы происходят стремительные изменения.

Значительное развитие тонкопленочных солнечных элементов, аккумуляторных батарей с высокой удельной энергией и средств, обеспечивающих надежную и длительную связь и управление беспилотным аппаратом, приблизило возможность длительного, на месяцы, пребывания в воздухе аппаратов тяжелее воздуха (HTA, Heavier-Than-Air) — конструкций планерного типа, питающихся от солнечной энергии и использующих электричество для поддержания горизонтального полета. Далее будут рассмотрены именно HTA HAPS как предмет изложенного материала.

В настоящее время такие аппараты претендуют на уникальную нишу между наземной инфраструктурой и космическими спутниками, благодаря сочетанию продолжительности полета, гибкости и экономической эффективности. Формируют новый тип инфраструктуры, способный обеспечить устойчивое региональное покрытие для широкого спектра задач. HAPS функционируют выше коммерческих авиационных коридоров и погодных явлений, что обеспечивает им стабильные атмосферные условия. В то же время их близость к Земле и независимость от орбиты, по сравнению со спутниками, дает определенные преимущества, что делает их перспективным решением для коммерческого применения.

На сегодняшний день в мире существует несколько ключевых проектов, определяющих глобальный подход к HAPS:

Airbus Zephyr (Великобритания/ЕС)

Описание: Солнечно-электрический беспилотный летательный аппарат (БПЛА) самолетного типа (HTA), являющийся рекордсменом по продолжительности беспосадочного полета. Во время одного из испытаний аппарат провел в воздухе 64 дня. Zephyr имеет размах крыльев 25 метров, вес около 75 кг и может нести полезную нагрузку до 5 кг.

Цель создания: Основная цель — создание «псевдоспутника» для постоянного наблюдения, разведки и обеспечения связи (ISR & Communications). Airbus позиционирует Zephyr как платформу двойного назначения. Для гражданских нужд он может обеспечивать мониторинг окружающей среды (например, лесных пожаров), картографирование и предоставлять услуги 4G/5G связи в районах природных катастроф или в отдаленных регионах. В военном сегменте он является экономически эффективной альтернативой спутникам для длительной разведки над определенным регионом. [1]

BAE Systems PHASA-35 (Великобритания)

Описание: Сверхлегкий солнечно-электрический БПЛА с размахом крыльев 35 метров и весом всего 150 кг. Платформа рассчитана на перенос полезной нагрузки до 15 кг и способна находиться в воздухе до одного года. В 2023-2024 годах аппарат успешно совершил полеты в стратосферу на высоту свыше 20 км.

Цель создания: PHASA-35 разрабатывается как гибкая и значительно более дешевая альтернатива традиционным спутникам. Главные цели — обеспечение устойчивой связи (включая 5G), дистанционное зондирование Земли, военная разведка, охрана границ и мониторинг морского пространства. Ключевое преимущество, на котором делают акцент разработчики, — это модульность полезной нагрузки, позволяющая быстро адаптировать платформу под различные миссии. [2]

SoftBank Corp. (Япония/США)

Описание: Японская корпорация SoftBank реализует уникальную двойную стратегию, развивая одновременно два типа платформ: самолетный (HTA) «Sunglider» (разработанный совместно с AeroVironment) и аэростатный (LTA) от компании Sceye. Sunglider — это гигантский HAPS с размахом крыльев 78 метров, предназначенный для длительных полетов. [3]

Цель создания: Основная и наиболее амбициозная цель SoftBank — построение глобальной неземной телекоммуникационной сети (Non-Terrestrial Network, NTN). HAPS рассматриваются как ключевой элемент для развертывания сетей 5G, а в перспективе и 6G, особенно в развивающихся странах, и для покрытия «мертвых зон». Отдельный фокус делается на обеспечении связи во время стихийных бедствий, что является чрезвычайно актуальным для Японии. SoftBank планирует запустить первые коммерческие услуги уже в 2026 году. [4]

Kea Aerospace Kea Atmos (Новая Зеландия)

Описание: Солнечно-электрический БПЛА, являющийся первым стратосферным аппаратом, разработанным и построенным в Южном полушарии. Прототип Kea Atmos Mk1 имеет размах крыльев 12,5 метров и вес менее 40 кг. В феврале 2025 года он совершил успешный полет на высоту свыше 17 км. В настоящее время компания разрабатывает более крупную версию, Mk2, предназначенную для многомесячных полетов. [5]

Цель создания: Основной фокус Kea Aerospace — сбор аэрофотоснимков сверхвысокого разрешения. Оперируя на высоте 20 км, Kea Atmos может получать изображения с качеством, в 20 раз превышающим спутниковое, и делать это значительно дешевле. Целевые рынки включают точное земледелие, мониторинг окружающей среды, управление лесными ресурсами, морской надзор и оперативное реагирование на чрезвычайные ситуации. Проект демонстрирует, как даже меньшие страны могут создавать конкурентоспособные технологии HAPS для нишевых рынков.

Анализ мировых программ свидетельствует, что HTA HAPS уже эволюционировали от теоретической концепции к реальному инструменту, за который конкурируют ведущие аэрокосмические державы и компании. Хотя большинство проектов сосредоточено в Европе и США, развитие собственных платформ в Китае и успешный пример Новой Зеландии демонстрируют, что эти технологии имеют порог входа, доступный для стран с менее мощной аэрокосмической промышленностью.

Этот глобальный тренд открывает окно возможностей и для Украины. Несмотря на значительные потери аэрокосмического потенциала из-за экономических и организационных факторов прошлых лет, вызовы полномасштабного вторжения в значительной степени мобилизовали отечественную отрасль и способствовали переосмыслению ее роли. Сочетание трех ключевых факторов — успеха современных украинских разработок в сфере беспилотных систем, сохранения исторически сильной авиационной школы и наличия политической воли, закрепленной в программе деятельности правительства до конца 2025 года о создании космических войск [6] — создает предпосылки, которые могут служить фундаментом для реализации подобных высокотехнологичных проектов на отечественной базе и как следствие стимулировать восстановление позиций Украины в мировой аэрокосмической отрасли.

Гражданские применения HAPS как инструмент экономического развития и восстановления Украины

По сравнению с традиционными системами, способными решать задачи длительного наблюдения и мониторинга, HAPS имеют значительные экономические и операционные преимущества. Благодаря использованию солнечной энергии и отсутствию экипажа, операционные расходы HAPS и стоимость летного часа на порядки ниже по сравнению с пилотируемой авиацией, выполняющей аналогичные задачи (аэрофотосъемка, мониторинг). Разработка и запуск HAPS являются значительно более дешевыми и быстрыми, чем выведение на орбиту спутника. Это кардинально снижает порог входа для стран, которые, как и Украина, в настоящее время не имеют собственных мощных спутниковых группировок. В отличие от спутника, движущегося по фиксированной орбите, HAPS можно оперативно перемещать в нужный район, удерживать над ним позицию часами или днями, а также возвращать на землю для модернизации или ремонта оборудования. Эти факторы делают HAPS идеальным инструментом для страны, нуждающейся в быстрых, экономически эффективных и гибких решениях для восстановления и модернизации.

Можно выделить следующие ключевые сферы применения:

Восстановление телекоммуникационной инфраструктуры и связь

В результате полномасштабного вторжения телекоммуникационная инфраструктура Украины понесла значительные разрушения. HAPS предлагают уникальное решение для этой проблемы. Действуя как «вышки сотовой связи в стратосфере», один аппарат может покрывать территорию диаметром до 100 км. Небольшое количество аппаратов может обеспечить быстрое восстановление 4G/5G связи и доступа к Интернету на деоккупированных территориях, где наземная инфраструктура разрушена, или создать дополнительные мощности там, где инфраструктура недостаточна. Покрывать отдаленные горные районы Карпат или территорий с низкой плотностью населения, где прокладка оптоволокна экономически невыгодна.

Точное земледелие

Украина — один из мировых лидеров аграрного сектора. Повышение эффективности сельского хозяйства является вопросом национальной продовольственной безопасности и ключевым источником экспортных поступлений. Оснащенный мультиспектральными камерами, HAPS может стать незаменимым инструментом для мониторинга состояния посевов и анализа индексов вегетации (NDVI) для выявления участков, нуждающихся в дополнительном питании или поливе, оценки урожайности и прогнозирования объемов урожая на макроуровне для оптимизации логистики и экспортной политики, картографирования и инвентаризации земель, создания актуальных карт полей, особенно в условиях, когда доступ к некоторым территориям затруднен.

Мониторинг окружающей среды и последствий войны

Экологический ущерб, нанесенный Украине, является беспрецедентным. HAPS позволяют проводить длительный и широкомасштабный мониторинг для оценки экоцида и определения зон загрязнения вследствие боевых действий. Обеспечивать раннее обнаружение очагов пожаров на больших территориях. Проводить контроль за состоянием критической инфраструктуры, инспекцию нефте- и газопроводов, линий электропередач на предмет повреждений и несанкционированных вмешательств.

Инструмент для восстановления и управления в чрезвычайных ситуациях

Процесс послевоенного восстановления потребует точных и актуальных геопространственных данных. HAPS способны обеспечить высокоточное картографирование и создание детальных 3D-моделей разрушенных городов и объектов инфраструктуры для планирования восстановления.

HAPS как альтернатива национальной спутниковой группировке

Ключевым стратегическим преимуществом для Украины является возможность использования HAPS как квазиспутниковой платформы. На сегодняшний день Украина не владеет собственной группировкой спутников дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) или связи, что создает зависимость от коммерческих иностранных партнеров. В этом контексте HAPS выступают как идеальное промежуточное решение. Разработка и эксплуатация отечественных HAPS позволит получать критически важные данные, не завися от внешних операторов. Это значительно более дешевый и быстрый путь к получению возможностей, которые традиционно обеспечиваются космическими аппаратами. В долгосрочной перспективе флот HAPS может эффективно дополнять работу будущих украинских спутников, выполняя задачи, требующие длительного присутствия над конкретным регионом.

Таким образом, для Украины возможности применения HAPS — это стратегический инструмент для ускорения восстановления разрушенной инфраструктуры, повышения эффективности ключевых секторов экономики и обретения технологической независимости в критически важной сфере сбора и передачи данных.

Ключевые технологии HAPS и украинский потенциал

Создание эффективной высотной платформы длительного базирования и ее ограничения определяются текущим уровнем развития ряда ключевых технологий: хранения энергии, генерации солнечной энергии и конструкционных материалов. Стремительный прогресс в каждом из этих направлений за последнее десятилетие и сделал HAPS-аппараты реальностью.

Системы хранения энергии: Аккумуляторы высокой удельной энергии

Развитие источников возобновляемой энергии и методов их хранения за последние годы демонстрирует устойчивую динамику, превышающую более оптимистичные прогнозы. Например, прогноз, сделанный в 2022 году ведущими специалистами NASA [7], предусматривал, что к 2030 году удельная энергоемкость Li-Ion аккумуляторов достигнет 489 Вт·ч/кг. Однако уже сегодня, по состоянию на 2025 год, на коммерческом рынке доступны аккумуляторные батареи с емкостью 450 Вт·ч/кг [8], а в ближайшей перспективе заявлено достижение показателя 500 Вт·ч/кг [9]. Это свидетельствует о значительном интересе со стороны ученых и бизнеса к сфере и гарантирует дальнейший рост.

Генерация энергии: Гибкие солнечные элементы для стратосферных условий

Эффективность солнечных панелей является вторым критическим фактором. На высотах 15–25 км, где оперируют HAPS, отсутствует облачность, а разреженная атмосфера обеспечивает значительно более высокий уровень солнечной инсоляции, чем у поверхности земли. Современные показатели в этой сфере не демонстрируют прорывных темпов, однако постепенное внедрение экспериментальных технологий в массовое производство дает доступ к передовым разработкам с большей экономической эффективностью. Основные показатели КПД на сегодняшний день:

Кремниевые панели (c-Si) уже достигли КПД свыше 25% в коммерческих образцах. [10]

Легкие и гибкие панели на основе галлий-арсенида (GaAs) и медно-индиево-галлиево-селенидных соединений (CIGS) показывают КПД выше 29%. [11]

Многопереходные (multi-junction) технологии, такие как тандемные элементы Перовскит-Si, уже превышают показатель КПД в 34%, а наиболее современные III–V ELO — 39%. [12], [13]

Исследовательские работы и внедрение новых технологий в этой отрасли демонстрируют устойчивую тенденцию к росту и развитию. [14], [18]

Конструкционные материалы: Легкие и прочные композиты

Конструкция HAPS должна быть одновременно чрезвычайно легкой, чтобы минимизировать энергозатраты, и достаточно прочной, чтобы выдерживать нагрузки во время взлета и в полете, в частности при прохождении через высотные струйные течения. Эти требования делают современные композитные материалы лучшим выбором. [22]

Мировым лидером в разработке и производстве передовых композитных материалов, в частности углеродного волокна, является Япония. Такие компании, как Toray Industries и Mitsubishi Chemical Group [15], [16], контролируют значительную часть мирового рынка высококачественного углеволокна, используемого в авиастроении, в частности для самолетов Boeing и Airbus. Японское космическое агентство (JAXA) активно ведет фундаментальные исследования по разработке композитов нового поколения, включая термостойкие полиамидные и керамические матричные композиты (CMC), предназначенные для авиационных двигателей и космических аппаратов.

Выводы и стратегия развития

Украина не имеет однородного уровня готовности по ключевым технологиям HAPS. Если в области инженерии или аэродинамического проектирования есть имеющиеся сохраненные компетенции, то в сферах производства высокоэффективных солнечных элементов, аккумуляторов для аэрокосмических применений или материалов для изготовления композитных конструкций имеются значительные пробелы.

Однако отсутствие полного цикла собственного производства не выглядит препятствием для запуска проекта. Напротив, это создает уникальную возможность для международной кооперации. Привлечение ведущих европейских, американских и японских партнеров для поставки критических компонентов (аккумуляторов, солнечных элементов, компонентов для композитов) на начальном этапе позволит быстро разработать конкурентоспособную платформу. Одновременно проект может служить стимулом для развития смежных отечественных технологий, компетенций и исследований.

Мусиенко В.П. – экс-инженер по теории шасси ГП Антонов, экс-Airframe Structural Analysis Engineer. Progresstech Ukraine (Boeing Engineering Center Ukraine) viktor.musiienko@gmail.com

Вовнянко А.Г. – экс-руководитель службы ведущих конструкторов по созданию самолета Ан-225 «Мрия», заместитель Главного конструктора по самолетам Ан-124, Ан-124-100, Ан-218, Ан-225 и их модификаций, к.т.н., АН УССР 1985 г. Ан-124 1986., лауреат премии Совета Министров СССР за создание сплавов для самолета Ан-124 1986.