К общему сожалению, предсказания футурологов и политиков по дефициту питьевой воды уже реалии сегодняшнего дня, торговля водой и конфликты между государствами, болезни из-за качества воды и многое другое. По данным ООН, к 2050 году дефицит питьевой воды может затронуть более 5 миллиардов человек. Смена климатических зон, частые засухи в земледельческих регионах, интенсивное использование грунтовых вод, все это негативно сказываются на продовольственной безопасности многих стран. Техногенные катастрофы, практически повсеместные частые пожары лесов и степей вблизи населенных пунктов создают реальную угрозу для людей. По официальным данным только в Казахстане ежегодно возникают более 800 лесостепных пожаров, в летнее время природные пожары, засухи, обмеления рек во многих странах.

Еще в древности люди конденсировали атмосферную влагу при помощи каменных сооружений, строили сложные ирригационные сооружения, при очередном обмеление Аральского моря, воды Аму-Дарьи, которая в прошлом впадала в Каспийское море, наши предки направили в Арал, построив канал. В настоящее время применяются разнообразные дождевальные установки, системы капельного орошения, при пожарах в труднодоступных местах для тушения применяется специальная авиационная техника. Дополнительным, высокотехнологичным и низкобюджетным решением глобального дефицита воды и оперативного тушения пожаров может служить следующий проект.
Проект «ДИРИЖАБЛЬ ДЛЯ КОНДЕНСАЦИИ ВОДЫ» (ДКВ), патент на изобретение KZB26415, зарегистрированный в Государственном реестре изобретений Республики Казахстан 30.10.2012 г., опубликован в разделе перспективные патенты научно-практического журнала «Интеллектуальная собственность Казахстана» 3/2014 года и в газете «Казахстанская правда» от 15.06.2022 г., статья Натальи Денисовой в разделе ТЕХНОЛОГИИ «Тушить пожары с дирижаблей? Почему бы и нет!».

ДКВ относится к области воздухоплавательной техники и служит для получения воды из воздуха и доставки непосредственно потребителю. Беспилотный дирижабль имеет оболочку в виде трех сигарообразных корпусов, наполненных легким газом, с управляемыми килями и стабилизаторами, два электропривода работающих от солнечных пленочных батарей и аккумуляторов, блок управления. Над корпусами дирижабля расположен конденсатор для конденсации водяных паров (в атмосфере содержится около одного процента воды, на один квадратный метр поверхности земли приходится в среднем 29 кг атмосферной влаги), а в нижних полостях между корпусами размещены резервуары-накопители для воды из водонепроницаемой ткани, а в нижней части корпусов закреплены распылители воды.

Данный проект позволит создать высокорентабельный беспилотный автономный дирижабль, который используя только солнечную энергию, при движении получает воду из атмосферы и доставляет к месту потребления, при этом попутно проведя мониторинг земной поверхности и атмосферы. В настоящее время доставку воды воздушным путем обеспечивает затратная авиационная техника для тушения степных и лесных пожаров, которым трудно контролировать все наши обширные территории, а поливное земледелие обеспечивается объемными мелиоративными работами и малоэффективными громоздкими дождевальными установками. Роботизированные, полностью автономные не требующие топлива и экипажа, беспилотные дирижабли могут длительное время, не приземляясь, получать и доставлять воду для тушения и предотвращения пожаров, орошения и удобрения сельхозугодий, попутно проводя мониторинг атмосферы и зондирование подконтрольных территорий, обеспечивать повсеместный полномасштабный противопожарный контроль значительных территорий, включая труднодоступные регионы и немедленно реагировать на очаги возгорания, производить профилактический полив участков показывающий допустимый порог возгорания.

Также ДКВ могут производить промывку больших площадей солнечных панелей, ежегодно на влажную очистку солнечных панелей в мире, кроме значительных людских ресурсов, расходуется до 38 миллиардов литров чистой воды. Беспилотные ДКВ дополняя Космическую систему дистанционного зондирования Земли, на высотах ниже облачного покрова (зондирование сквозь облака, недоступны для большинства космических аппаратов), могут значительно расширить оперативную мониторинговую информацию для казахстанских потребителей. ДКВ также можно использовать как боевой дирижабль-разведчик в верхних слоях атмосферы, а на якорной стоянке на высоте 80-90 метров позволит обеспечить дешевой электроэнергией (солнечная электроэнергия от солнечных батарей и ветровая электроэнергия от электропривода постоянного тока в генераторном режиме) труднодоступные и отдаленные регионы, что особенно важно для работы геологических, археологических, изыскательных экспедиций, фермерских хозяйств, летних военных лагерей, насосных и буровых установок, речных и морских судов, для круглосуточных поисковых работ и т.д.

ДКВ будут летать по всей территории Казахстана, разделенных на участки подобно пчелиным сотам, по маршрутам и на высотах, согласованных с РГП «Казаэронавигация», в каждой «соте» определенное количество ДКВ в зависимости от плотности населения, пожароопасности региона, площади орошаемых земель и т.п. В «соте» свой центр автоматического управления, который управляет роботизированными ДКВ, обмениваясь с ними и с другими «сотами» оперативной информацией по состоянию подконтрольных территорий, над которыми круглосуточно патрулируют, точнее дрейфуют используя разнонаправленные воздушные потоки на разных высотах, ДКВ с запасом воды для экстренного и превентивного пожаротушения.

Возможна сезонная миграция, как у перелетных птиц, определенного количества ДКВ для дежурного патрулирования на пожароопасных территориях других стран. Применяя специальные навесные устройства, ДКВ можно использовать для устранения туманов и гололеда на магистральных трассах и аэродромах, для производства работ по разгону дождевых облаков, для удобрения с воздуха сельхозугодий, для освещения в ночное время места катастроф, для точечного сброса продовольствия людям при чрезвычайных ситуациях, для транспортировки огнеопасных, радиоактивных, высокотоксичных грузов по маршрутам удаленных от населенных пунктов и многое другое. Как например, в отопительный сезон орошать с воздуха дымовую завесу города Семея, где 18 городских котельных и 50 000 частных домов с печным отоплением. Расчетная себестоимость ДКВ грузоподъемностью от 5 до 15 тонн ожидается как у легковых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания разных мощностей, количество комплектующих узлов как у электромобилей, минимум эксплуатационных расходов, так как не потребляет горючего, не имеет экипажа, нет причальных сооружений, швартовой команды, больших эллингов для хранения и обслуживания, складских помещений для горюче-смазочных материалов и запасных частей, служебных и бытовых помещений для экипажа и обслуживающего персонала, а также прочей наземной инфраструктуры — дирижабль весь эксплуатационный период постоянно находится в воздухе.
ДКВ с бортовым компактным газогенератором для автоматической подпитки водородом, рассчитан на непрерывную эксплуатацию в воздушном пространстве без приземления в течении трех лет, так как воду получает с атмосферной влаги и с воздуха поливает пожары, орошаемые поля. ДКВ должен быть спроектирован и изготовлен с гарантией, на весь непрерывный срок эксплуатации без промежуточного технического обслуживания и ремонта. То есть ДКВ не имеет тех недостатков прежних и нынешних дирижаблей, только один взлет и одна посадка на списание.

Мировая потребность в дирижаблях для конденсации воды будет сопоставима с потребностью автомобилей, особенно сейчас, при климатической и продовольственной нестабильности. Этот глобальный рынок должен первым осваивать Новый Казахстан с полностью своей высокотехнологичной продукцией, от идеи до сервисного обслуживания. Тем более идея, патент на изобретение уже есть, используя современные материалы, новые знания, опыт прошлого, применяя когнитивные методы и аддитивные технологии, при грамотной административной поддержке можно за короткий срок достичь очень многого. Новыми рабочими местами (большая часть которых – традиционные женские профессии) можно обеспечить не только Казахстан, но со временем и весь ЕАЭС.

Развитие аэростатической промышленности в РК, неизменно потянет за собой усовершенствование и создание новых материалов с помощью современных достижений нанотехнологий, для оболочек и креплений аэростатов, пленочных солнечных батарей, легких и более емких аккумуляторов, легких электродвигателей постоянного тока, новых видов композиционных материалов, новые виды легких газовых смесей, совершенных приборов дистанционного контроля, новые роботизированные программы и оборудование, промышленный дизайн, систему попутного мониторинга, 3D-притинг для серийного производства, роботизацию беспилотных летательных аппаратов, искусственный интеллект для централизованного управления полетами всеми ДКВ и их производства.

Заводы-изготовители целесообразно разместить в регионах с избыточными трудовыми ресурсами на базе свободных производственных мощностей, чтобы эффективно использовать существующие производственные площади, оборудование, транспортную логистику и т.д. Сборочный эллинг, для энергоэффективности, должен быть заглубленным сооружением с открывающей прозрачной крышей, через которую будут взлетать новые и приземляться на утилизацию ДКВ после гарантированного срока эксплуатации. Производство комплектующих изделий не требует особого квалифицированного труда, поэтому изготовление мягких оболочек, электроприводов, крепежных элементов и других деталей, где требуется аккуратный женский труд, надо отдать в малый бизнес сельских регионов. Среднему бизнесу можно предложить по госзаказу производство пленочных солнечных панелей, легких аккумуляторов, систему управления с программным обеспечением.

Тестирование основных узлов, испытание на герметичность оболочки, полная сборка, заполнение водородом, комплексное тестирование, влет, окончательное тестирование под нагрузкой и передача управления покупателю производит Завод-изготовитель. После гарантированного срока эксплуатации, ДКВ прилетает на завод для утилизации. Перед утилизацией роботы-эксперты, анализируют всю накопленную информацию за годы эксплуатации каждого ДКВ, на основе полученных данных производится постоянная модернизация.

Открытие новых материалов, пленочных солнечных панелей (исследователи из Массачусетского технологического института разработали плёночное покрытие, которое можно наклеить на любую поверхность, превратив её таким образом в полноценную солнечную панель. Оно не только в 100 раз легче классических аналогов, но и генерирует на 1800% больше энергии на килограмм),компактных аккумуляторов на основе нанотехнологий, способствует возрождению дирижаблестроения. Технологии производства дирижаблей, естественно, тоже совершенствуются, прорезиненные ткани для оболочки стали достоянием истории.

Среди новых применяющихся разработок — угленовые композитные конструкции, тедларовые идакроновые оболочки (помимо популярных нейлоновых), все совершенствуется технология изготовления солнечных элементов на подложке из тонкой полимерной (каптоновой) пленки, двигатели с поворотом оси, технология сжатия газа для изменения подъемной силы, навигационные системы со стекло-волоконными линиями связи. Успешно летают опытные образцы самолетов и дирижаблей на солнечных батареях.

Любители непрофессионалы изготавливают в своих гаражах, использую в основном доступные узлы и детали, радиоуправляемые реактивные самолеты, разнообразные беспилотные устройства и многое другое, доказывая делом состоятельность своих идей вопреки скептикам, которых основное большинство. Привлечение студентов-новаторов в процесс разработки и изготовления опытного образца не потребует больших затрат, в Казахстане для молодежи регулярно выделяются гранты для инновационных исследований, но выражаясь языком «айтишников» — «софта» хватает, а «железа» своего еще нет.

Реализация проекта ДКВ усилят позиции нашей страны в сфере высоких наукоемких технологий, позволит создать собственную полностью цифровую аэростатическую промышленность (с казахстанским воздушным флотом дирижаблей), презентовать мировому сообществу низкобюджетное средство по предупреждению природных пожаров, и оперативного тушения пожаров в самых труднодоступных местах, превентивное орошение полей в засушливые сезоны, постоянное обеспечение питьевой водой регионы, где их острый дефицит.

Небольшой пример, ДКВ с запасом в 15 куб.м воды, соответствует пожарной команде из пяти пожарных автоцистерн по 3 куб.м, 25 человек боевого расчета, с учетом круглосуточного дежурства по 3 смены, это уже 75 человек с расходами на зарплату, спецодежду, обучение, расходы на ГСМ, гараж и т.д. ). Но самая затратная, это тушение природных пожаров вертолетами Ми-8 АМТ. Моторесурс ДКВ за три года непрерывной эксплуатации составит: 24 часа х 365 суток х 3 года = 26280 моточасов, без боевого расчета, без ГСМ, без гаража. Такую же аналогию можно привести с оросительной техникой. Никто не собирается заменять все пожарные боевые расчеты на робот-дирижабль, который будет сразу реагировать с высоты на каждое возгорание, на каждый костер охотника, или на несанкционированный горячий мангал любителей шашлыка — как «кара небесная». 

Противопожарной службы много не бывает, даже в подводных лодках и на орбитальных космических станциях случаются пожары, несмотря на многократно дублированные системы безопасности. Для ДКВ будут свои задачи, в основном связанные с профилактическим орошением и превентивном пожаротушении. Практически бесплатная чистая атмосферная вода, как дождевая вода с небес, только в нужное время, в нужное место и в необходимом количестве, без дождевальных установок, без водоводов, насосных станций, резервуаров, очистительных сооружений, запорно-регулирующей арматуры, обслуживающего и ремонтного персонала и много другого. Это особенно выгодно для малых агрохозяйств, которые не могут позволить затратные дождевальные установки, достаточно заказать по мобильнику координаты места и время полива.

Глобальное использование ДКВ может снизить темпы изменения климата, осуществляя превентивные перетоки атмосферной влаги с избыточных зон, где прогнозируются наводнения, в засушливые зоны. Ведь никто не отменял закон круговорота воды в природе, закон сохранения масс, закон сохранения энергии. Для эффективного использования многочисленного флота ДКВ (по количеству будет соизмерима с количеством автотранспорта), основная масса дирижаблей, как перелетные птицы, будут мигрировать сезонно с северного полушария в южный и обратно.
В свое время основоположник космонавтики К.Э.Циолковский сказал: “Сделайте серебряный аэростат (тогда слово дирижабль только входило в обиход), и он вам будет давать 100% чистой прибыли на затраченный капитал; даже аэростат из червонного золота даст приличный процент!”

Автор - Сабит ЖАНБОЛГАН