Stationary High Altitude Relay Platform
SHARP, स्टेशनरी हाई एल्टीट्यूड रिले प्लेटफॉर्म के लिए छोटा, संचार अनुसंधान केंद्र कनाडा (CRC) द्वारा डिजाइन किया गया और 1980 के दशक के दौरान टोरंटो विश्वविद्यालय के एयरोस्पेस अध्ययन संस्थान (UTIAS) द्वारा निर्मित बीम-संचालित प्रणोदन का उपयोग करने वाला एक प्रयोगात्मक विमान था। एस. एच. ए. आर. पी. ने एक ग्राउंड स्टेशन से ऊर्जा प्रदान करने के लिए माइक्रोवेव का उपयोग किया जो विमान को ऊपर रखने के लिए विद्युत मोटर कताई प्रणोदक को संचालित करता था। बिजली का उपयोग जहाज पर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए भी किया जाता था। एस. एच. ए. आर. पी. अनिश्चित काल तक ऊपर रह सकता था, और इसका उद्देश्य छोटे भौगोलिक क्षेत्रों के लिए कम ऊंचाई वाले संचार उपग्रह के रूप में उपयोग किया जाना था। इतिहास पृष्ठभूमि विमान प्रणोदन के लिए बीम शक्ति का उपयोग करने की अवधारणा का आविष्कार विलियम सी. ब्राउन ने लगभग अकेले ही किया था। 1940 के दशक में रेथियॉन में शामिल होने के बाद, ब्राउन ने अपने मैग्नेट्रॉन उत्पादों में सुधार पर काम करना शुरू किया। इससे क्रॉस-फील्ड एम्पलीफायर का विकास हुआ, जो एक सरल, विश्वसनीय और अत्यधिक कुशल माइक्रोवेव एम्पलीफायर है। बाद में उन्होंने रेक्टेना को विकसित करने के लिए सहयोगियों के साथ काम किया, जो माइक्रोवेव (एक) "टेना") प्राप्त करता है और उन्हें सीधे डीसी पावर ("रेक्ट" इफ़ियर) में परिवर्तित करता है। ब्राउन के पास अब एक ऐसी प्रणाली थी जो 70 प्रतिशत दक्षता के साथ इनपुट पावर को माइक्रोवेव में बदल सकती थी और इसे 70 प्रतिशत दक्षता के साथ बिजली में बदल सकती थी, जिसके परिणामस्वरूप लगभग 50 प्रतिशत की समग्र दक्षता होती थी। ब्राउन ने सौर ऊर्जा उपग्रहों (एस. पी. एस.) और उच्च ऊंचाई संचालित प्लेटफार्म (एच. ए. पी. पी.) अवधारणा दोनों पर काम करते हुए प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोगों की तलाश की। यह शोध 1965 में बीम पावर का उपयोग करके एक मॉडल हेलीकॉप्टर उड़ाने तक चला गया। नासा ने अपने एस. पी. एस. कार्य के हिस्से के रूप में रेक्टेना अवधारणा में भी निवेश किया। 1975 में एक ग्राउंड-टू-ग्राउंड प्रयोग में इसका परीक्षण किया गया था, और इसके हिस्से के रूप में उन्होंने रेक्टेना के हल्के संस्करण विकसित किए। 1982 में, ब्राउन और जेम्स ट्रिमर (नासा के) ने मुद्रित परिपथ तकनीकों का उपयोग करके रेक्टेना के एक नए संस्करण की घोषणा की, जिसने वजन को दस गुना कम कर दिया। इसने विमान अनुप्रयोगों को और अधिक आकर्षक बना दिया। रिले प्लेटफॉर्म संचार उपग्रहों से संकीर्ण-कोण प्रसारण संभव होने से पहले के युग में, टेलीविजन प्रसारकों को केवल ऐसी तकनीक होने की समस्या का सामना करना पड़ा जो पारंपरिक ग्राउंड-माउंटेड एंटेना, या उपग्रहों का उपयोग करके महाद्वीप के बड़े हिस्से का उपयोग करके 100 किमी के क्रम पर अधिक से अधिक महानगरीय क्षेत्रों के लिए उपयुक्त थी। इन दो चरम सीमाओं के बीच की सीमा को संबोधित करने के लिए आम तौर पर रिपीटर एंटेना के एक नेटवर्क की आवश्यकता होती है, जो आम तौर पर छोटी आबादी को देखते हुए महंगे थे। चूँकि एक उपग्रह बहुत ऊँचा था, और एक स्थलीय एंटीना बहुत कम था, इसलिए दोनों के बीच एक मंच की आवश्यकता थी, जो त्रिज्या में कुछ सौ किलोमीटर के क्षेत्र को कवर करता था-एक कनाडाई प्रांत के आकार के बारे में। ऐसा करने के लिए मंच को लगभग 70,000 फुट (21 कि. मी.) की ऊँचाई पर उड़ना होगा। विमान और हेलीकॉप्टर ऐसा कर सकते थे, लेकिन केवल छोटी सहनशीलता के साथ। सुपर-हाई-एल्टीट्यूड एयरोस्टैट्स एक और संभावना थी। उपलब्ध तकनीकों में से, हेलीकॉप्टर बहुत भारी प्रतीत होते थे, और एयरोस्टैट्स, जिन्हें मजाक में "गोसमर हिंडेनबर्ग" के रूप में जाना जाता था, को अच्छी तरह से समझा नहीं गया था। एक विद्युत संचालित अल्ट्रालाइट विमान सबसे अच्छा समाधान प्रतीत हुआ। उस समय, सौर कोशिकाओं और बैटरियों का उपयोग करने वाली प्रणाली को बहुत भारी माना जाता था। प्रणाली की अर्थव्यवस्था कुछ बड़े क्षेत्र की तैनाती में भी पारंपरिक उपग्रहों के प्रतिस्थापन के रूप में आकर्षक थी। सी. आर. सी. ने अनुमान लगाया कि प्रत्येक विमान की लागत लगभग 100,000 डॉलर होगी, और यह प्रति वर्ष 2 से 3 मिलियन डॉलर में संचालित होगा। इसके विपरीत, केवल एक उपग्रह को प्रक्षेपित करने में लगभग 15 करोड़ डॉलर की लागत आई। इसके अतिरिक्त, जबकि उस युग के उपग्रह का जीवनकाल लगभग 10 वर्ष का हो सकता है, विमान को समय-समय पर सर्विसिंग और उन्नयन के लिए जमीन पर वापस किया जा सकता है, जिससे यह अनिश्चित काल तक काम कर सकता है। उन्होंने महसूस किया कि यह तीसरी दुनिया के बाजारों के लिए आकर्षक होगा। एच. ए. पी. पी. के काम के बाद, सी. आर. सी. ने एक संचार मंच बनाने के विशिष्ट इरादे के साथ अपने स्वयं के संस्करण पर काम करना शुरू किया। एस. एच. ए. आर. पी. 5.8 गीगाहर्ट्ज़ आवृत्ति पर विमान को 500 किलोवाट बिजली देने वाले छोटे परवलयिक व्यंजनों की 80 मीटर व्यास की सरणी का उपयोग करेगा। ऊँचाई पर, बीम को विमान से कुछ ही बड़े क्षेत्र में केंद्रित किया गया था। विमान आम तौर पर लगभग 2 किमी के दायरे में उड़ता था, इसलिए बीम को केवल कुछ डिग्री चलाने की आवश्यकता होती थी। 1981 में एस. ई. डी. सिस्टम को एक संचार मंच की बिजली आवश्यकताओं का अध्ययन करने के लिए एक अनुबंध से सम्मानित किया गया था, जबकि मार्टिन कम्युनिकेशंस के जॉन एफ. मार्टिन और यू. टी. आई. ए. एस. में जेम्स डेलॉरियर ने विमान विन्यास का अध्ययन किया था। सितंबर 1982 में संचार विभाग ने सी. आर. सी. के भीतर एक औपचारिक अध्ययन समूह बनाने के लिए मंजूरी दी, जिसने रेक्टेना डिजाइन का अध्ययन किया, जिससे थिन-फिल्म संस्करणों पर कई पेटेंट प्राप्त हुए। 1982 में यू. टी. आई. ए. एस. ने विमान का एक प्रोटोटाइप बनाया जिसमें विमान के धड़ के ठीक ऊपर एक मीटर ऊंचे पहलू-अनुपात वाले पंख और पीछे की ओर एक पारंपरिक टी-टेल लगे हुए थे। यह मॉडल एक छोटे गैसोलीन इंजन द्वारा संचालित था और एक रेक्टेना का समर्थन नहीं करता था। प्रोटोटाइप ने कई वायुगतिकीय समस्याओं का प्रदर्शन किया, जिससे एक बेहतर डिजाइन हुआ जिसने क्षैतिज स्टेबलाइज़र को विमान के सामने एक कनार्ड विन्यास में स्थानांतरित कर दिया। 1985 और 86 के दौरान यू. टी. आई. ए. एस. में इसका पवन सुरंग परीक्षण किया गया। इन सभी अध्ययनों का समापन प्रस्तावित उत्पादन शार्प वाहन के आठवें पैमाने के मॉडल के निर्माण के लिए आगे बढ़ने में हुआ जो दो छोटे विद्युत मोटरों द्वारा संचालित होगा। टेकऑफ के लिए बिजली बैटरियों द्वारा प्रदान की जाएगी, जब तक कि यह पर्याप्त ऊंचाई प्राप्त नहीं कर लेता कि यह उस बिंदु से माइक्रोवेव बीम और आत्म-शक्ति प्राप्त कर सके। 4. 5 मीटर पंखों वाले इस मॉडल का निर्माण 1987 के दौरान किया गया था। सी. आर. सी. में इसकी पहली उड़ान 17 सितंबर 1987 को हुई थी। प्रणाली ने उम्मीद के अनुसार काम किया, जिससे बैटरी द्वारा प्रक्षेपण और उड़ान भरने के तुरंत बाद 1 किलोवाट प्रसारक द्वारा कब्जा करने की अनुमति मिली। प्रारंभिक 20 मिनट की उड़ान का समय 5 अक्टूबर तक एक घंटे से अधिक बढ़ा दिया गया था, और 6 तारीख को संचार मंत्री, फ्लोरा मैकडोनाल्ड के लिए एक सार्वजनिक प्रदर्शन किया गया था। उनके काम ने 1988 में फेडरेशन एरोनाटिक इंटरनेशनल से "डिप्लोम डी 'ऑनर" जीता। एस. एच. ए. आर. पी. के बाद अपनी सफलता के बावजूद, एस. एच. ए. आर. पी. अनुसंधान कनाडाई अनुसंधान बजट के एक बड़े ड्रॉ-डाउन के हिस्से के रूप में समाप्त हो गया। लंबी अवधि की उड़ानों के परीक्षण के लिए तैयार, फील्ड चूहों ने SHARP विमान पर हमला किया जब यह भंडारण में था, और उड़ानें कभी नहीं हुईं। यह काम जापान में क्योटो विश्वविद्यालय के रेडियो वायुमंडलीय विज्ञान केंद्र में उठाया गया था। एस. एच. ए. आर. पी. की सफलताओं के तुरंत बाद, प्रोफेसर हिरोशी मात्सुमोतो ने एक समान वाहन विकसित किया, जिसने 29 अगस्त 1992 को उड़ान भरी। शार्प की तुलना में, उनके एम. आई. एल. ए. एक्स. (माइक्रोवेव लिफ्टेड एयरप्लेन एक्सपेरिमेंट) वाहन में दो नई डिज़ाइन सुविधाएँ थीं। विमान पर रेक्टेना को पंखों और पूंछ की सतहों में एम्बेड किया गया था, जिससे अलग एंटीना बॉडी की आवश्यकता समाप्त हो गई थी। प्रसारण एंटीना एक सक्रिय चरणबद्ध सरणी पर आधारित था, जिससे यह बिना शारीरिक गति के चल सकता था। प्रणाली का परीक्षण एक हल्के ट्रक के पीछे प्रसारण एंटीना को स्थापित करके और इसे चारों ओर चलाकर किया गया था, जबकि एम. आई. एल. ए. एक्स. का अनुसरण किया गया था। जापान में एक और बीम-पावर प्रयोग ई. टी. एच. ई. आर. परियोजना थी, जो हीलियम-फुलाए हुए हवाई जहाज को 5.8 किलोवाट बिजली देती थी। इस प्रणाली के पहली बार प्रस्तावित होने के बाद के वर्षों में, सौर कोशिकाओं और बैटरी प्रौद्योगिकी में प्रगति ने प्रारंभिक गणनाओं को परेशान कर दिया है। नासा पाथफाइंडर ने अनिवार्य रूप से SHARP के समान भूमिका में लंबी अवधि की सौर संचालित उड़ान का प्रदर्शन किया। 2000 के दशक में, टाइटन एयरोस्पेस ने विशेष रूप से संचार भूमिका के लिए इस तरह के वाहन का विकास शुरू किया, इस मामले में एक इंटरनेट रिले के रूप में। संदर्भ ग्रंथ सूची टिप्पणियाँ हिरोशी मात्सुमोटो, "अंतरिक्ष से एक उज्ज्वल और स्वच्छ ऊर्जा के लिए जापानी अनुसंधान", क्योटो विश्वविद्यालय, 2003 आर्थर फिशर, "शाश्वत उड़ान का रहस्य? बीम-पावर प्लेन, "पॉप्युलर साइंस, जनवरी 1988, पृष्ठ। 62-65,106-107 1980 के दशक के कनाडाई विमान 1980 के दशक के प्रायोगिक विमान कनाडाई आविष्कार