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平流层无人机研发竞赛的背后:科技巨头在2万米高空有何野心?

2019-08-29 06:39 性质:转载 作者?#33322;?#20234;晋 罗天 来源:红星新闻
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2018年11月,空客在美国亚利桑那州举行了第一次平流层无人机的试?#26705;?#22270;据《华尔街日报》)据《华尔街日报》报道,在地球上空...

  2018年11月,空客美国亚利桑那州举行了第一次平流层无人机的试?#26705;?#22270;据《华尔街日报》)

  据《华尔街日报》报道,在地球上空2万米高度的平流层,正在出现一?#19978;?#20026;人知的无人机研发竞赛热潮。由于不受气候条件的影响、民航客机很少飞到这个高度,?#20998;?#31354;客公司、美国波音公司、日本软银集团等大公司为了抢占这片巨大的商业蓝海,纷纷推出了平流层无人机计划。

  在这些公司看来,无人机在平流层可以利用光伏作为能源,在成本、操纵性、部署等方面具有比人造卫星更大的优势。这种新型的无人机能够在18000米以上的高度连续自动飞行几个月,除了可以超高空拍摄之外,还能向地面提供互联网连接服务,在军事和民用两个领域都有巨大的潜在市场。

研?#30475;?#22312;难题 但市场潜力巨大

  据报道,今年3月,?#20998;?#31354;客公司在澳大利亚北部上空的平流层试验了一款像滑翔机的无人机Zephyr S。由于在大气层低空飞行的时候遭遇了恶劣的天气,这次试验以失败告终。根据澳大利亚航空部门的消息透露,这架无人机被摔坏了。不过,空客公司并没有因此而?#29260;?#23427;计划在今年年内举行第二次试验。

  据了解,机体的设计是平流层无人机研究的一大课题。无人机的重量很轻,为了能够在空气稀薄的平流层?#36864;?#39134;行,它的机翼会比普通飞机长很多,这样?#25293;?#20135;生足够的浮力。皇家墨尔本理工大学航空宇宙工业及航空学高级讲师格雷厄姆·沃尔德表示:“体重轻、体型大正在成为这种无人机的制约。它如何通过通过对流层是一个很大的考验。”

  另一大问题在于需要获得政府监管部门的同意。因为要让数以百架的无人机在平流层飞行,涉及?#26728;?#25324;安全性在内的诸多因素。

不同航空器所能达到的飞行高度各不相同(图据《华尔街日报》)

  虽然平流层无人机?#22771;?#36824;有很多技术层面的限制,但是可预见的市场潜力相当巨大。根据调查公司NSR去年发表的一份报告显示,在平流层飞行的无人机、气球、飞船等超高度航空器今后10年的市场规模可?#28304;?#21040;17亿美元,?#22771;?#20840;球有大约40个相关开发计划正在稳步?#24179;?#24403;中。

  另外,从统计数据来看,平流层无人机因为曾经多次开展过商业化试验,所?#21592;?#20854;他平流层航空器项目更能?#25216;?#21040;更多的资金投入。NSR的分析师西瓦普拉喀什·穆尔加南达表示:“我们认为超高度航空器开发是很有未来前景的项目。”

各大巨头都来抢占制高点 软银走在前面

  据报道,多家航空巨头和科技企业都在纷纷开展平流层无人机项目。Facebook公司研发了一款名?#23567;癆quila”的平流层无人机。这款看起来像超薄型隐形轰炸机的无人机?#22771;?#24050;经成功试飞了2次。另外,波音公司的子公司也表示正在开展一个叫Odysseus的平流层无人机项目。

软银集团的子公司HAPSmobile正在进行平流层无人机项目(图据软银官网)

  ?#22771;埃?#26085;?#25937;?#38134;集团的无人机项目更具有领先优势。就在本月,软银集团的子公司HAPSmobile已经从美国联邦政府获得开展平流层无人机试验的许可。该公司计划在明年3月底在夏威夷拉奈岛上空的平流层进行无人机HAWK30的首次飞行试验。HAWK30的翼展为76米,机身上安装有10个螺旋桨,可以以112公里的时速?#20013;?#39134;行。HAPSmobile还计划与Facebook公司在无人机项目上展开合作。

  空客公司平流层无人机项目负责人索菲·?#26032;?#26031;表示:“现在正在改善操作的流程,下次试验使用的无人机在去年美国亚利桑那州第一次飞行的时候,基本上实现了26天的连续飞行。它的翼展达到了24米,体量为75公斤。它依靠阳光作为能源,能够在23000米的高度实现?#26376;?#39134;行。”

  在此之前,这个无人机需要4人团队来手动发射。现在,空客公司正在给他们开发可以机械发射的装置。从发射到抵达平流层,这个无人机只需要8小时时间,一天的飞行距离可达1760公里。由于使用了光伏发电和蓄电技术,即便是没有太阳照射的夜间?#37096;?#20197;?#20013;?#39134;行。

  该项目设计部门的负责人鲍尔·斯蒂芬施在接受采访?#21271;?#31034;:“即便它在飞行过程中出现电力中断的情况,从平流层?#24503;?#21040;地面所需时间理论上是1小时30分,就像是一片羽毛掉下来一样。即便跟什?#27425;?#20307;发生相撞,也不会给机体造成毁灭性的损伤。”

平流层基站覆盖范围更广 或成为卫星网络的补充

  据了解,现在地面上建造的通信基站覆盖范围有限,而且很容?#36164;?#21040;环境和自然灾害的影响。如果在20000米的高空建造一个面向地球的基站,它可以覆?#20405;本?#20026;200公里的广阔区域。

平流程无人机如果?#31859;?#36890;信基站可以覆?#20405;本?00公里的范围(图据软银官网)

  以日本为例,如果要通过地面基站覆盖整个日本?#26800;海?#38656;要建造上万个基站,而?#19968;?#35201;克服山林、离岛等地理因素的限制。如果在平流层建造基站,大概只需要40个HAWK30就能覆盖整个日本列岛。另外,在?#22771;吧形词?#29616;网络覆盖的地区,平流层基站可以?#20013;榷?#22320;提供通信网络服务。

  日本是全世界有关平流层实用性研究比较超前的国家之一。早在1999年,日本政府就提出了一个“千年项目”的国家计划,由日本情报通信研究机构(NICT)与一架航空器制造公司共同打造了一架由太阳能电池和燃?#31995;?#27744;作为动能的无人航空器“PathFinder Plus?#34180;?#29616;在,随着太阳能发电以?#38774;?#30005;技术的?#27426;?#25104;熟,无人机生产技术的?#27426;?#23436;善,建造以无人机为载体的平流层基站具备了实现的基础。

  据报道,平流层无人机可能会成为现有卫星网络的补充。?#20998;?#31354;间局(ESA)正在进行平流层无人机技术的研究。根据该机构透露,如果平流层无人机被?#31859;?#21355;星与地面基站之间的中继基站,并且使传输数据得到改善的话,则可以减少地面或太空所需的基础设施。

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