2018年11月，空客在美國亞利桑那州舉行了第一次平流層無人機(jī)的試飛（圖據(jù)《華爾街日報》）
據(jù)《華爾街日報》報道，在地球上空2萬米高度的平流層，正在出現(xiàn)一股鮮為人知的無人機(jī)研發(fā)競賽熱潮。由于不受氣候條件的影響、民航客機(jī)很少飛到這個高度，歐洲空客公司、美國波音公司、日本軟銀集團(tuán)等大公司為了搶占這片巨大的商業(yè)藍(lán)海，紛紛推出了平流層無人機(jī)計劃。
在這些公司看來，無人機(jī)在平流層可以利用光伏作為能源，在成本、操縱性、部署等方面具有比人造衛(wèi)星更大的優(yōu)勢。這種新型的無人機(jī)能夠在18000米以上的高度連續(xù)自動飛行幾個月，除了可以超高空拍攝之外，還能向地面提供互聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)，在軍事和民用兩個領(lǐng)域都有巨大的潛在市場。
研究存在難題 但市場潛力巨大
據(jù)報道，今年3月，歐洲空客公司在澳大利亞北部上空的平流層試驗了一款像滑翔機(jī)的無人機(jī)Zephyr S。由于在大氣層低空飛行的時候遭遇了惡劣的天氣，這次試驗以失敗告終。根據(jù)澳大利亞航空部門的消息透露，這架無人機(jī)被摔壞了。不過，空客公司并沒有因此而放棄，它計劃在今年年內(nèi)舉行第二次試驗。
據(jù)了解，機(jī)體的設(shè)計是平流層無人機(jī)研究的一大課題。無人機(jī)的重量很輕，為了能夠在空氣稀薄的平流層低速飛行，它的機(jī)翼會比普通飛機(jī)長很多，這樣才能產(chǎn)生足夠的浮力。皇家墨爾本理工大學(xué)航空宇宙工業(yè)及航空學(xué)高級講師格雷厄姆·沃爾德表示：“體重輕、體型大正在成為這種無人機(jī)的制約。它如何通過通過對流層是一個很大的考驗。”
另一大問題在于需要獲得政府監(jiān)管部門的同意。因為要讓數(shù)以百架的無人機(jī)在平流層飛行，涉及到包括安全性在內(nèi)的諸多因素。
不同航空器所能達(dá)到的飛行高度各不相同（圖據(jù)《華爾街日報》）
雖然平流層無人機(jī)目前還有很多技術(shù)層面的限制，但是可預(yù)見的市場潛力相當(dāng)巨大。根據(jù)調(diào)查公司NSR去年發(fā)表的一份報告顯示，在平流層飛行的無人機(jī)、氣球、飛船等超高度航空器今后10年的市場規(guī)?？梢赃_(dá)到17億美元，目前全球有大約40個相關(guān)開發(fā)計劃正在穩(wěn)步推進(jìn)當(dāng)中。
另外，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，平流層無人機(jī)因為曾經(jīng)多次開展過商業(yè)化試驗，所以比其他平流層航空器項目更能募集到更多的資金投入。NSR的分析師西瓦普拉喀什·穆爾加南達(dá)表示：“我們認(rèn)為超高度航空器開發(fā)是很有未來前景的項目。”
各大巨頭都來搶占制高點 軟銀走在前面
據(jù)報道，多家航空巨頭和科技企業(yè)都在紛紛開展平流層無人機(jī)項目。Facebook公司研發(fā)了一款名叫“Aquila”的平流層無人機(jī)。這款看起來像超薄型隱形轟炸機(jī)的無人機(jī)目前已經(jīng)成功試飛了2次。另外，波音公司的子公司也表示正在開展一個叫Odysseus的平流層無人機(jī)項目。
軟銀集團(tuán)的子公司HAPSmobile正在進(jìn)行平流層無人機(jī)項目（圖據(jù)軟銀官網(wǎng)）
目前，日本軟銀集團(tuán)的無人機(jī)項目更具有領(lǐng)先優(yōu)勢。就在本月，軟銀集團(tuán)的子公司HAPSmobile已經(jīng)從美國聯(lián)邦政府獲得開展平流層無人機(jī)試驗的許可。該公司計劃在明年3月底在夏威夷拉奈島上空的平流層進(jìn)行無人機(jī)HAWK30的首次飛行試驗。HAWK30的翼展為76米，機(jī)身上安裝有10個螺旋槳，可以以112公里的時速持續(xù)飛行。HAPSmobile還計劃與Facebook公司在無人機(jī)項目上展開合作。
空客公司平流層無人機(jī)項目負(fù)責(zé)人索菲·托馬斯表示：“現(xiàn)在正在改善操作的流程，下次試驗使用的無人機(jī)在去年美國亞利桑那州第一次飛行的時候，基本上實現(xiàn)了26天的連續(xù)飛行。它的翼展達(dá)到了24米，體量為75公斤。它依靠陽光作為能源，能夠在23000米的高度實現(xiàn)自律飛行。”
在此之前，這個無人機(jī)需要4人團(tuán)隊來手動發(fā)射?，F(xiàn)在，空客公司正在給他們開發(fā)可以機(jī)械發(fā)射的裝置。從發(fā)射到抵達(dá)平流層，這個無人機(jī)只需要8小時時間，一天的飛行距離可達(dá)1760公里。由于使用了光伏發(fā)電和蓄電技術(shù)，即便是沒有太陽照射的夜間也可以持續(xù)飛行。
該項目設(shè)計部門的負(fù)責(zé)人鮑爾·斯蒂芬施在接受采訪時表示：“即便它在飛行過程中出現(xiàn)電力中斷的情況，從平流層降落到地面所需時間理論上是1小時30分，就像是一片羽毛掉下來一樣。即便跟什么物體發(fā)生相撞，也不會給機(jī)體造成毀滅性的損傷。”
平流層基站覆蓋范圍更廣 或成為衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充
據(jù)了解，現(xiàn)在地面上建造的通信基站覆蓋范圍有限，而且很容易受到環(huán)境和自然災(zāi)害的影響。如果在20000米的高空建造一個面向地球的基站，它可以覆蓋直徑為200公里的廣闊區(qū)域。
平流程無人機(jī)如果用作通信基站可以覆蓋直徑200公里的范圍（圖據(jù)軟銀官網(wǎng)）
以日本為例，如果要通過地面基站覆蓋整個日本列島，需要建造上萬個基站，而且還要克服山林、離島等地理因素的限制。如果在平流層建造基站，大概只需要40個HAWK30就能覆蓋整個日本列島。另外，在目前尚未實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)，平流層基站可以持續(xù)穩(wěn)定地提供通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
日本是全世界有關(guān)平流層實用性研究比較超前的國家之一。早在1999年，日本政府就提出了一個“千年項目”的國家計劃，由日本情報通信研究機(jī)構(gòu)（NICT）與一架航空器制造公司共同打造了一架由太陽能電池和燃料電池作為動能的無人航空器“PathFinder Plus”?，F(xiàn)在，隨著太陽能發(fā)電以及蓄電技術(shù)的不斷成熟，無人機(jī)生產(chǎn)技術(shù)的不斷完善，建造以無人機(jī)為載體的平流層基站具備了實現(xiàn)的基礎(chǔ)。
據(jù)報道，平流層無人機(jī)可能會成為現(xiàn)有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。歐洲空間局（ESA）正在進(jìn)行平流層無人機(jī)技術(shù)的研究。根據(jù)該機(jī)構(gòu)透露，如果平流層無人機(jī)被用作衛(wèi)星與地面基站之間的中繼基站，并且使傳輸數(shù)據(jù)得到改善的話，則可以減少地面或太空所需的基礎(chǔ)設(shè)施。
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