Varios países y compañías ya han desarrollado o están desarrollando globos y dirigibles de gran altitud y estratosféricos. Estos sistemas se han desarrollado principalmente como plataformas de vigilancia o telecomunicaciones.
El artículo de revisión que se publicó en la edición de septiembre de 2016 de Journal of Aerospace Technology and Management describe los sistemas de aeronaves existentes y propuestos. Enumeran las siguientes tecnologías como los principales desafíos para desarrollar una plataforma estratosférica operativa:
- Estructuras ligeras:
La elevación aerostática de la aeronave requerida para “flotar” es directamente proporcional a la densidad del aire estratosférico y al volumen de la aeronave. Una parte posterior de los cálculos de la envolvente lleva a la conclusión de que el volumen de la aeronave tendría que ser aproximadamente 15 veces mayor de lo que se requiere si una aeronave con características operativas similares se diseñara para operaciones a baja altitud. Estos requisitos dimensionales y de flotabilidad imponen exigencias estrictas sobre la cantidad de peso que está disponible para su asignación a la estructura del dirigible. - Sistemas de generación y almacenamiento de energía eficientes:
Se necesita potencia para las operaciones de propulsión y carga útil. Los combustibles líquidos no son una opción, dados los requisitos operativos para duraciones de vuelo extendidas y la prima otorgada para minimizar el peso. Por lo tanto, los sistemas solares han sido la opción preferida. Sin embargo, la energía solar no es una opción por la noche, por lo que se necesita almacenamiento de batería para alimentar la aeronave por la noche. La energía específica demostrada de un sistema japonés existente citado por el artículo es del orden de 350 vatios-hora / kg. Los japoneses han establecido una meta de 450 vatios-hora / kg para futuros sistemas. - Gestión térmica:
La elevación aerostática es una función de la diferencia de temperatura entre el gas dentro de la aeronave y la temperatura ambiente. La calefacción solar durante el día y el enfriamiento radiativo por la noche cambiarán el ascensor disponible. Por lo tanto, es importante mejorar el diseño térmico de la aeronave, desarrollar materiales aislantes livianos y mejorar el manejo de las variaciones de temperatura de la aeronave. - Operaciones a baja altitud:
La aeronave necesita poder operar y sobrevivir a bajas altitudes después del lanzamiento y antes del aterrizaje. La aeronave debe ser capaz de sobrevivir a los fuertes vientos, las turbulencias en el aire despejado, la cizalladura del viento y la precipitación (lo que agregará peso a la estructura de la aeronave). El diseño liviano de una aeronave que ha sido optimizado para operaciones estratosféricas no es adecuado para sobrevivir a los peligros del clima a baja altitud. Por lo tanto, hay una serie de desafíos operativos y de diseño inherentes a garantizar operaciones seguras después del lanzamiento y antes del aterrizaje. - Fiabilidad operacional:
Los sistemas de aeronaves deben diseñarse con un alto nivel de confiabilidad porque las fallas de los equipos no pueden repararse durante el vuelo. Dada la prima en la reducción de peso, se acepta una cantidad limitada de redundancia.
Espero que esta respuesta brinde una idea de por qué no tenemos flotas de artesanías que floten en la atmósfera. Recomendaría el artículo de revisión vinculado anteriormente en esta publicación para obtener más información.
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