軟銀子公司HAPSMobile希望在2023將無人機(jī)投入運(yùn)營，并大力推廣這項(xiàng)技術(shù)。
圖1：HAPSMobile的目標(biāo)是通過將其無人機(jī)送入平流層來提供全球移動(dòng)通信服務(wù) 。
科技新聞?dòng)?1月8日，日本電信集團(tuán)軟銀正在努力實(shí)現(xiàn)“機(jī)載電信基站”的商業(yè)化，最早可能于2021年在日本進(jìn)行試飛。充當(dāng)基站的巨大無人機(jī)將在20公里高度的平流層飛行，并提供全球移動(dòng)通信服務(wù)。
軟銀子公司HAPSMobile希望在2023將無人機(jī)投入運(yùn)營，并大力推廣這項(xiàng)技術(shù)。HAPSMobile總裁兼首席執(zhí)行官宮川潤一(Junichi Miyakawa)也是軟銀的代表董事，他回憶道：“我意識(shí)到噴氣式氣流是如此猛烈，我根本睡不著覺，擔(dān)心飛機(jī)可能會(huì)墜毀。”去年9月22日，在美國新墨西哥州的機(jī)場進(jìn)行試飛，觀看該公司無人機(jī)Sunlider上的攝像頭發(fā)送的實(shí)時(shí)圖像時(shí)，他徹夜未眠。
世界上最大的無人機(jī)之一已經(jīng)到達(dá)了平流層（即地球大氣層的第二層），那里的最高風(fēng)速約為每秒30米，氣溫低至零下73攝氏度。Sunglider飛行了大約20個(gè)小時(shí)，僅靠飛行前充滿電的電池和陽光提供動(dòng)力，在平流層停留了5個(gè)半小時(shí)。HAPSMobile在第五次嘗試中成功地讓飛機(jī)在平流層飛行，而且只用了大約三年的時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了這一壯舉。
“HAPS”代表高海拔平臺(tái)基站，它指的是無人機(jī)形式的“高空準(zhǔn)衛(wèi)星”，在離地面約20公里處搭載移動(dòng)電話基站。Sunglider長78米，有10個(gè)螺旋槳，可以每小時(shí)110公里的速度在平流層飛行。它利用陽光發(fā)電，并在一個(gè)地方靜止大約半年來發(fā)送信號。Sunglider可以覆蓋直徑200公里的區(qū)域。
但在商業(yè)化之前，HAPSMobile還需要解決許多挑戰(zhàn)，特別是法律挑戰(zhàn)。例如，現(xiàn)在還沒有任何國家有涵蓋管理平流層飛行物體的立法。這需要新的航空法規(guī)，因?yàn)闊o人機(jī)在到達(dá)平流層之前將經(jīng)過商用飛機(jī)送達(dá)預(yù)定高度。另一個(gè)問題是管理超越國界的通信信號。
HAPSMobile和谷歌母公司Alphabet旗下子公司Loon在去年2月共同宣布成立HAPS聯(lián)盟。加入該框架的大約30家公司包括芬蘭的諾基亞、法國空客子公司瑞典愛立信、德國電信和西班牙電信等。除了建立法律框架外，獲得無人機(jī)商業(yè)飛行所需的型號證書預(yù)計(jì)也需要不少時(shí)間。
圖2：工人們將無線電天線安裝在Sunglider上。
盧旺達(dá)和澳大利亞已對HAPS表現(xiàn)出興趣，并表示打算支持該計(jì)劃。HAPSMobile和盧旺達(dá)已經(jīng)啟動(dòng)了聯(lián)合研究，以便在這個(gè)非洲國家進(jìn)行試飛，目的是提供基于HAPS的移動(dòng)服務(wù)。在澳大利亞，按人口計(jì)算，現(xiàn)有服務(wù)可以覆蓋全國90%的人口。但按土地計(jì)算，則只占10%。因此，該國政府認(rèn)為HAPSMobile的服務(wù)對于改善其通信基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要。
HAPSMobile正在接受挑戰(zhàn)，在沒有互聯(lián)網(wǎng)連接的新興經(jīng)濟(jì)體建立盈利模式。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，開發(fā)低成本的無人機(jī)是必要的。宮川潤一說：“我們必須以每月1美元的價(jià)格為最終用戶提供我們的服務(wù)。如果無人機(jī)成本過于高昂，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。”目前，建造一架Sunglider的成本約為7億日元(約合680萬美元)，但HAPSMobile的目標(biāo)是將成本降低到1億日元（約合97萬美元）。
太陽能電池板是Sunglider上最昂貴的部件。HAPSMobile始終在研究是否可以用負(fù)擔(dān)得起的硅制電池板取代高功率、昂貴的電池板，這些電池板用于地面上的太陽能發(fā)電。
HAPSMobile上個(gè)月宣布與三洋化工聯(lián)手開發(fā)下一代全聚合物電池（簡稱APB），并將其安裝在無人機(jī)上。APB更安全，能量密度幾乎是傳統(tǒng)鋰離子電池的兩倍。無人機(jī)在夜間需要由電池供電，因此使電池更輕是另一個(gè)主要挑戰(zhàn)。HAPSMobile希望在2027年開始大規(guī)模生產(chǎn)Sunglider，并打算每月將數(shù)十個(gè)機(jī)載基站送入平流層來推廣這項(xiàng)服務(wù)。
在世界各地，對太空和其他地方通信服務(wù)的競爭正在加劇。亞馬遜去年7月宣布，它獲得了美國公平貿(mào)易委員會(huì)對一項(xiàng)基于衛(wèi)星的通信服務(wù)計(jì)劃的批準(zhǔn)。這家零售巨頭將投資100億美元發(fā)射3000多顆衛(wèi)星，以幫助解決城鄉(xiāng)之間的數(shù)字鴻溝。與此同時(shí)，美國企業(yè)家埃隆馬斯克(Elon Musk)的SpaceX正在開發(fā)星鏈網(wǎng)絡(luò)，打算將12000顆衛(wèi)星送入低地軌道提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
宮川潤一表示，與通信衛(wèi)星相比，HAPS無人機(jī)具有更大優(yōu)勢，因?yàn)樗c智能手機(jī)和其他現(xiàn)有設(shè)備兼容，而衛(wèi)星需要特殊的接收設(shè)備。此外，HAPS的運(yùn)行距離地球比衛(wèi)星要近得多，后者至少在離地面數(shù)千公里的高度。這種差異意味著通信延遲更少，更容易應(yīng)用于5G服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)解決方案。
HAPSMobile正在考慮使用其在日本的服務(wù)作為后備，以防地面基站在自然災(zāi)害中無法使用。一架Sunglider覆蓋直徑200公里的區(qū)域，預(yù)計(jì)數(shù)十架無人機(jī)將能夠覆蓋日本全國。消息人士說，該公司始終在美國進(jìn)行試飛，但正在考慮最早于2021年在日本(沖繩或北海道)進(jìn)行進(jìn)一步測試。無論如何，今年很可能會(huì)看到機(jī)載基站的發(fā)展取得快速進(jìn)展。（科技新聞審校/金鹿）
