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研發(fā)競賽熱潮。由于不受氣候條件的影響、民航客機很少飛到這個高度，歐洲空客公司、美國波音公司、日本軟銀集團等大公司為了搶占這片巨大的商業(yè)藍海，紛紛推出了平流層無人機計劃。
在這些公司看來，無人機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，在軍事和民用兩個領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的無人機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，機體的設計是平流層無人機研究的一大課題。無人機的重量很輕，為了能夠在空氣稀薄的平流層低速飛行，它的機翼會比普通飛機長很多，這樣才能產(chǎn)生足夠的浮力?；始夷珷柋纠砉ご髮W航空宇宙工業(yè)及航空學高級講師格雷厄姆·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》）
雖然平流層無人機目前還有很多技術層面的限制，但是可預見的市場潛力相當巨大。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、氣球、飛船等超高度航空器今后10年的市場規(guī)?？梢赃_到17億美元，目前全球有大約40個相關開發(fā)計劃正在穩(wěn)步推進當中。
另外，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，平流層無人機因為曾經(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·穆爾加南達表示：“我們認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項目。Facebook公司研發(fā)了一款名叫“Aquila”的平流層無人機。這款看起來像超薄型隱形轟炸機的無人機目前已經(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的平流層無人機項目。
軟銀集團的子公司HAPSmobile正在進行平流層無人機項目（圖據(jù)軟銀官網(wǎng)）
目前，日本軟銀集團的無人機項目更具有領先優(yōu)勢。就在本月，軟銀集團的子公司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行無人機HAWK30的首次飛行試驗。HAWK30的翼展為76米，機身上安裝有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公司在無人機項目上展開合作。
空客公司平流層無人機項目負責人索菲·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，這個無人機需要4人團隊來手動發(fā)射?，F(xiàn)在，空客公司正在給他們開發(fā)可以機械發(fā)射的裝置。從發(fā)射到抵達平流層，這個無人機只需要8小時時間，一天的飛行距離可達1760公里。由于使用了光伏發(fā)電和蓄電技術，即便是沒有太陽照射的夜間也可以持續(xù)飛行。
該項目設計部門的負責人鮑爾·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)絡的補充
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)絡服務。
日本是全世界有關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”。現(xiàn)在，隨著太陽能發(fā)電以及蓄電技術的不斷成熟，無人機生產(chǎn)技術的不斷完善，建造以無人機為載體的平流層基站具備了實現(xiàn)的基礎。
據(jù)報道，平流層無人機可能會成為現(xiàn)有衛(wèi)星網(wǎng)絡的補充。歐洲空間局（ESA）正在進行平流層無人機技術的研究。根據(jù)該機構(gòu)透露，如果平流層無人機被用作衛(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設施。
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