详解翱翔的Facebook无人机：不止空中通信存在挑战

　　今年7月，Facebook CEO扎克伯格与公司团队来到亚利桑那州的荒漠，看着Aquila无人机从军事设施（靠近加州边界）的起飞跑道上升起，这是Facebook无人驾驶太阳能飞机第一次飞上蓝天。

　　Aquila的翼展和波音737差不多，无人机在低空飞行了96分钟，比原定时间长了3倍多。Facebook希望碳纤维无人机未来一次可以在天上飞90天，高度约为6万至9万英尺（约18288-27432米），测试飞机只能飞2150英尺（约655米）。

　　无人机是在英国制造的

　　Facebook的构想是这样的：无人机在某个地区盘旋，用最新的激光技术将互联网服务覆盖到半径30英里的范围。地面小塔上的天线和接收锅可以收到无人机传输的信号，天线将信号转化成Wi-Fi或者4G网络。网速很快，可以达到1Gbps。

　　在整个过程中，Facebook需要解决一系列的难题：白天飞行时飞机要收集足够的能量，让无人机可以24小时飞行；设计高能量、高密度电池，可以有效存储足够的能量。只有解决这些问题，Aquila才能达成目标：飞到离地面几英里的高空（大约6万英尺），一次可以飞行3个月以上。目前的太阳能无人机最高纪录只有2周。

　　Facebook工程副总裁杰伊·帕里克（Jay Parikh）表示：“我们还有许多的工作要做。”

　　2年前，Facebook收购了英国企业Ascenta，这家企业专注于太阳能无人机的研发，安迪·考克斯（Andy Cox）是Ascenta的原老板，他现在是Project Aquila项目的负责人。6月底，第一架Aquila无人机在英国Bridgwater工业区的仓库内制造出来，飞机拆解后运输到美国亚利桑那组装。

　　试飞之后，Aquila无人机在一块石头场地上降落，因为机身比较脆弱，降落时还受了伤。

　　参加试飞活动之后，安迪·考克斯回到了Bridgwater。他在回英国的路上告诉BBC记者：“最终我们要让飞机飞到6-9万英尺的高空，比传统飞机高，那里很冷，无人机在空中要停留3个月以上。也就是说在给定的航点上，无人机可以自由盘旋，提供互联网服务，不会受到其它飞行器的影响。”

　　要达成目标，飞机的上表面全部要安装太阳能电池，还要确保飞机的形态符合空气动力学特点，尽可能轻一些。考克斯说，飞机必须很轻，重量增加一点，需要的电能就会多一点。

　　Aquila无人机技术详解

　　扎克伯格表示，原计划是让Aquila飞行30分钟，因为事情进展很顺利，最终决定让飞机飞行96分钟，收集了许多数据，与模式、飞机架构有关的数据！

　　关于Aquila技术方面，扎克伯格做了以下阐述。

　　重量：Aquila的翼展比波音737宽，要让飞机在高空停留更长的时间，重量当然是越轻越好。正因如此，Aquila无人机的机身是用碳纤维复合材料制造的，重量不到1000磅，相当于一架三角钢琴的重量。

　　能源：白天时，Aquila会从阳光中汲取能量，只有收集足够多的能源才能推动飞机前进，与地面通信，让航空电子设备运转，到了夜晚，暖气和照明系统才能正常运行。在巡航高度航行时，无人机需要大约5000瓦的电力，相当于三台吹风机。

　　控制：Aquila在大多的时候是自动运行的，它仍然需要地面人员的支持，包括几十名工程师、飞行员、技术人员，他们引导、维护、监视飞机的运行。地面人员通过软件控制飞机，决定飞机的方向、高度和空中速度，他们还可以根据GPS线路派遣Aquila飞机。飞机的起降是自动的，毕竟人类飞行员的降落位置没有软件精准。

　　速度：当观看Aquila飞行时，有一点可能让人惊讶：它的飞行速度很慢。这是故意的。为了让飞机使用尽可能少的能量飞行，速度自然是越慢越好。在更高的高空，空气更加稀薄，此时Aquila的速度会快一些，每小时约为80英里（约129公里）。

　　高度：为了让飞机起飞、飞行、降落，Aquila的机翼和推进器既要在寒冷的高空运行，又要在温暖的低空飞行，低空的空气密度是高空的10倍。我们试图搞清飞机在各种高度飞行时需要多少能量，它对太阳能面板性能、电池尺寸、活动范围、不同季节的性能会造成多大的影响。

　　负载：Aquila大约一半的重量来自于高能量电池。电池很重，需要安装在大型机翼上，正因如此，Facebook用电脑建模，预测Aquila在负载情况下的形态。未来Facebook会开发更多的飞机，更好地理解飞机的实际飞行情况。

　　通信：Aquila将会携带通信工具，可以用激光传输数据，速度比现有系统快10倍。在移动的过程中，激光可以在11英里远的地方精确瞄准一枚硬币。

　　努力的企业不只Facebook

　　在一些偏远地区，还有无数的人无法使用互联网，Facebook想将便宜的互联网服务提供给这些人，还有其它一些公司也抱有相同的想法。MIT（麻省理工学院）航空航天部门副教授克里·卡赫（Kerri Cahoy）表示，科技巨头和创业公司的创新速度正在加快，我们已经进入了实验新纪元。

　　谷歌母公司Alphabet正在执行Project Loon项目，它要用高海拔、风能气球传输互联网信号。气球在高空盘旋，高度约为商务飞机的2倍，它可以传输互联网信号。OneWeb Satellites是创业公司OneWeb和空客航空防备和空间公司（Airbus Defense and Space）共同组建的一家公司，它的目标是开发新一代小型先进卫星，用来提供互联网服务，主要瞄准发展中国家。SpaceX也想用卫星提供互联网服务。

　　卡赫称：“形势让人振奋，我真心希望这些技术能够取得突破，让事情成为可能，或者向前推进一大步。”

　　华盛顿大学航空航天部门研究助理教授克里斯托弗·兰姆（Christopher Lum）认为，用太阳能飞机提供高速互联网并不新鲜，像Aquila一样的飞机早就有人研究过，比如美军与NASA开发的太阳能飞机Helios。

　　空中通信存在很大挑战

　　斯坦福教授安德烈·戈德史密斯（Andrea Goldsmith）认为，要在空中建造基础设施，Facebook和谷歌面临很大的挑战。从20世纪80年代开始，戈德史密斯就在研究无线通信技术。

　　戈德史密斯说：“非地面通信网络的传输效率并不高。正因如此，我们使用的所有无线通信基本上全是通过地面进行的，至少经常使用的服务是这样，比如手机和Wi-Fi。”戈德史密斯还说，Facebook与谷歌试图用相对较低的成本提供高性能服务，看起来很有吸引力。

　　杜克大学教授玛丽·卡明斯（Mary Cummings）认为，Facebook做的事情之前有人做过。卡明斯说：“将设备放在空中然后提供服务，还要让成本足够低，实现起来相当困难。没错，你可以将飞机送上天，它可以飞行，但是在商业上能否行得通呢？”卡明斯之前是美国海军战斗机飞行员，她现在是杜克大学人类与自治实验室的主管。

　　和其它企业相比，Facebook和谷歌积极性更高。为什么？因为它们的业务依赖于海外用户的增长，它们要将服务提供给地球上的每一个人。Facebook CTO斯科洛普夫（Michael Schroepfer）表示，公司的目标是让互联网接入费用大幅下降，他还说：“挑战很大，地球上还有一半以上的人口无法上网。”

　　商业上可能行不通

　　Facebook无人机6月28日开始试飞，成功试飞让公司朝着目标前进了一大步。Facebook建立了一支专门团队探索新技术，包括飞机、卫星、无线通信系统等方面的技术，这个团队名叫“Facebook Connectivity Lab”。

　　Aquila是Facebook众多项目中最有野心的一个。Aquila无人机的重量只有汽车的三分之一。当飞机升至巡航高度时，只需要5000瓦的电能就能驱动，和三台吹风机差不多。在测试飞行中，Facebook收集了设计与运行信息。

　　Facebook工程副总裁杰伊·帕里克（Jay Parikh）表示，未来几年，Aquila还会进行一系列的测试，以后的Aquila能够飞得更快、更高、更远，飞机会不断进化。Facebook准备为测试机群增加更多的飞机，它们的尺寸和重量各有不同。

　　什么时候技术能够投入使用？戈德史密斯认为现在还无法断言，何时出现要看技术是怎样进化的，曾经有人提出过一些很有希望的概念，但最终还是失败了。

　　例如卫星电话公司Iridium，该公司于1998年成立，它将卫星连结起来组成一个网络，覆盖全球每一个地区，Iridium要让每一个人都使用卫星手机，它会在空中安装手机信号塔，与蜂窝网络竞争。

　　“两大网络竞争，哪个会在商业无线通信中占据主导位置，当时并不明朗。”戈德史密斯说，“最终，与地面传输相比，空中传输的成本太高了，蜂窝网络大获全胜。”

　　虽然测试成功，Facebook还有许多工作要做。无人机的宽度和波音737一样，但是重量不到1000磅，大部分是电池。要在天空飞几个月，团队必须减轻飞机的重量。

　　最终无人机由谁来运营？Facebook避而不谈。之前，Facebook工程全球主管杰伊·帕里克（Jay Parikh）倒是说过，公司无意成为飞机制造商或者互联网服务提供商，实际部署工作将由本地互联网提供商和政府来完成。