詳解翱翔的Facebook無(wú)人機(jī)：不止空中通信存在挑戰(zhàn)

　　今年7月，F(xiàn)acebook CEO扎克伯格與公司團(tuán)隊(duì)來(lái)到亞利桑那州的荒漠，看著Aquila無(wú)人機(jī)從軍事設(shè)施（靠近加州邊界）的起飛跑道上升起，這是Facebook無(wú)人駕駛太陽(yáng)能飛機(jī)第一次飛上藍(lán)天。

　　Aquila的翼展和波音737差不多，無(wú)人機(jī)在低空飛行了96分鐘，比原定時(shí)間長(zhǎng)了3倍多。Facebook希望碳纖維無(wú)人機(jī)未來(lái)一次可以在天上飛90天，高度約為6萬(wàn)至9萬(wàn)英尺（約18288-27432米），測(cè)試飛機(jī)只能飛2150英尺（約655米）。

　　無(wú)人機(jī)是在英國(guó)制造的

　　Facebook的構(gòu)想是這樣的：無(wú)人機(jī)在某個(gè)地區(qū)盤旋，用最新的激光技術(shù)將互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)覆蓋到半徑30英里的范圍。地面小塔上的天線和接收鍋可以收到無(wú)人機(jī)傳輸?shù)?a target="_blank">信號(hào)，天線將信號(hào)轉(zhuǎn)化成Wi-Fi或者4G網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)速很快，可以達(dá)到1Gbps。

　　在整個(gè)過(guò)程中，F(xiàn)acebook需要解決一系列的難題：白天飛行時(shí)飛機(jī)要收集足夠的能量，讓無(wú)人機(jī)可以24小時(shí)飛行；設(shè)計(jì)高能量、高密度電池，可以有效存儲(chǔ)足夠的能量。只有解決這些問(wèn)題，Aquila才能達(dá)成目標(biāo)：飛到離地面幾英里的高空（大約6萬(wàn)英尺），一次可以飛行3個(gè)月以上。目前的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)最高紀(jì)錄只有2周。

　　Facebook工程副總裁杰伊·帕里克（Jay Parikh）表示：“我們還有許多的工作要做?！?/p>

　　2年前，F(xiàn)acebook收購(gòu)了英國(guó)企業(yè)Ascenta，這家企業(yè)專注于太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的研發(fā)，安迪·考克斯（Andy Cox）是Ascenta的原老板，他現(xiàn)在是Project Aquila項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。6月底，第一架Aquila無(wú)人機(jī)在英國(guó)Bridgwater工業(yè)區(qū)的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)制造出來(lái)，飛機(jī)拆解后運(yùn)輸?shù)矫绹?guó)亞利桑那組裝。

　　試飛之后，Aquila無(wú)人機(jī)在一塊石頭場(chǎng)地上降落，因?yàn)闄C(jī)身比較脆弱，降落時(shí)還受了傷。

　　參加試飛活動(dòng)之后，安迪·考克斯回到了Bridgwater。他在回英國(guó)的路上告訴BBC記者：“最終我們要讓飛機(jī)飛到6-9萬(wàn)英尺的高空，比傳統(tǒng)飛機(jī)高，那里很冷，無(wú)人機(jī)在空中要停留3個(gè)月以上。也就是說(shuō)在給定的航點(diǎn)上，無(wú)人機(jī)可以自由盤旋，提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，不會(huì)受到其它飛行器的影響?！?/p>

　　要達(dá)成目標(biāo)，飛機(jī)的上表面全部要安裝太陽(yáng)能電池，還要確保飛機(jī)的形態(tài)符合空氣動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，盡可能輕一些。考克斯說(shuō)，飛機(jī)必須很輕，重量增加一點(diǎn)，需要的電能就會(huì)多一點(diǎn)。

　　Aquila無(wú)人機(jī)技術(shù)詳解

　　扎克伯格表示，原計(jì)劃是讓Aquila飛行30分鐘，因?yàn)槭虑檫M(jìn)展很順利，最終決定讓飛機(jī)飛行96分鐘，收集了許多數(shù)據(jù)，與模式、飛機(jī)架構(gòu)有關(guān)的數(shù)據(jù)！

　　關(guān)于Aquila技術(shù)方面，扎克伯格做了以下闡述。

　　重量：Aquila的翼展比波音737寬，要讓飛機(jī)在高空停留更長(zhǎng)的時(shí)間，重量當(dāng)然是越輕越好。正因如此，Aquila無(wú)人機(jī)的機(jī)身是用碳纖維復(fù)合材料制造的，重量不到1000磅，相當(dāng)于一架三角鋼琴的重量。

　　能源：白天時(shí)，Aquila會(huì)從陽(yáng)光中汲取能量，只有收集足夠多的能源才能推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)，與地面通信，讓航空電子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，到了夜晚，暖氣和照明系統(tǒng)才能正常運(yùn)行。在巡航高度航行時(shí)，無(wú)人機(jī)需要大約5000瓦的電力，相當(dāng)于三臺(tái)吹風(fēng)機(jī)。

　　控制：Aquila在大多的時(shí)候是自動(dòng)運(yùn)行的，它仍然需要地面人員的支持，包括幾十名工程師、飛行員、技術(shù)人員，他們引導(dǎo)、維護(hù)、監(jiān)視飛機(jī)的運(yùn)行。地面人員通過(guò)軟件控制飛機(jī)，決定飛機(jī)的方向、高度和空中速度，他們還可以根據(jù)GPS線路派遣Aquila飛機(jī)。飛機(jī)的起降是自動(dòng)的，畢竟人類飛行員的降落位置沒(méi)有軟件精準(zhǔn)。

　　速度：當(dāng)觀看Aquila飛行時(shí)，有一點(diǎn)可能讓人驚訝：它的飛行速度很慢。這是故意的。為了讓飛機(jī)使用盡可能少的能量飛行，速度自然是越慢越好。在更高的高空，空氣更加稀薄，此時(shí)Aquila的速度會(huì)快一些，每小時(shí)約為80英里（約129公里）。

　　高度：為了讓飛機(jī)起飛、飛行、降落，Aquila的機(jī)翼和推進(jìn)器既要在寒冷的高空運(yùn)行，又要在溫暖的低空飛行，低空的空氣密度是高空的10倍。我們?cè)噲D搞清飛機(jī)在各種高度飛行時(shí)需要多少能量，它對(duì)太陽(yáng)能面板性能、電池尺寸、活動(dòng)范圍、不同季節(jié)的性能會(huì)造成多大的影響。

　　負(fù)載：Aquila大約一半的重量來(lái)自于高能量電池。電池很重，需要安裝在大型機(jī)翼上，正因如此，F(xiàn)acebook用電腦建模，預(yù)測(cè)Aquila在負(fù)載情況下的形態(tài)。未來(lái)Facebook會(huì)開(kāi)發(fā)更多的飛機(jī)，更好地理解飛機(jī)的實(shí)際飛行情況。

　　通信：Aquila將會(huì)攜帶通信工具，可以用激光傳輸數(shù)據(jù)，速度比現(xiàn)有系統(tǒng)快10倍。在移動(dòng)的過(guò)程中，激光可以在11英里遠(yuǎn)的地方精確瞄準(zhǔn)一枚硬幣。

　　努力的企業(yè)不只Facebook

　　在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，還有無(wú)數(shù)的人無(wú)法使用互聯(lián)網(wǎng)，F(xiàn)acebook想將便宜的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供給這些人，還有其它一些公司也抱有相同的想法。MIT（麻省理工學(xué)院）航空航天部門副教授克里·卡赫（Kerri Cahoy）表示，科技巨頭和創(chuàng)業(yè)公司的創(chuàng)新速度正在加快，我們已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)驗(yàn)新紀(jì)元。

　　谷歌母公司Alphabet正在執(zhí)行Project Loon項(xiàng)目，它要用高海拔、風(fēng)能氣球傳輸互聯(lián)網(wǎng)信號(hào)。氣球在高空盤旋，高度約為商務(wù)飛機(jī)的2倍，它可以傳輸互聯(lián)網(wǎng)信號(hào)。OneWeb Satellites是創(chuàng)業(yè)公司OneWeb和空客航空防備和空間公司（Airbus Defense and Space）共同組建的一家公司，它的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)新一代小型先進(jìn)衛(wèi)星，用來(lái)提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，主要瞄準(zhǔn)發(fā)展中國(guó)家。SpaceX也想用衛(wèi)星提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

　　卡赫稱：“形勢(shì)讓人振奮，我真心希望這些技術(shù)能夠取得突破，讓事情成為可能，或者向前推進(jìn)一大步?！?/p>

　　華盛頓大學(xué)航空航天部門研究助理教授克里斯托弗·蘭姆（Christopher Lum）認(rèn)為，用太陽(yáng)能飛機(jī)提供高速互聯(lián)網(wǎng)并不新鮮，像Aquila一樣的飛機(jī)早就有人研究過(guò)，比如美軍與NASA開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能飛機(jī)Helios。

　　空中通信存在很大挑戰(zhàn)

　　斯坦福教授安德烈·戈德史密斯（Andrea Goldsmith）認(rèn)為，要在空中建造基礎(chǔ)設(shè)施，F(xiàn)acebook和谷歌面臨很大的挑戰(zhàn)。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，戈德史密斯就在研究無(wú)線通信技術(shù)。

　　戈德史密斯說(shuō)：“非地面通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率并不高。正因如此，我們使用的所有無(wú)線通信基本上全是通過(guò)地面進(jìn)行的，至少經(jīng)常使用的服務(wù)是這樣，比如手機(jī)和Wi-Fi?！备甑率访芩惯€說(shuō)，F(xiàn)acebook與谷歌試圖用相對(duì)較低的成本提供高性能服務(wù)，看起來(lái)很有吸引力。

　　杜克大學(xué)教授瑪麗·卡明斯（Mary Cummings）認(rèn)為，F(xiàn)acebook做的事情之前有人做過(guò)?？魉拐f(shuō)：“將設(shè)備放在空中然后提供服務(wù)，還要讓成本足夠低，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相當(dāng)困難。沒(méi)錯(cuò)，你可以將飛機(jī)送上天，它可以飛行，但是在商業(yè)上能否行得通呢？”卡明斯之前是美國(guó)海軍戰(zhàn)斗機(jī)飛行員，她現(xiàn)在是杜克大學(xué)人類與自治實(shí)驗(yàn)室的主管。

　　和其它企業(yè)相比，F(xiàn)acebook和谷歌積極性更高。為什么？因?yàn)樗鼈兊臉I(yè)務(wù)依賴于海外用戶的增長(zhǎng)，它們要將服務(wù)提供給地球上的每一個(gè)人。Facebook CTO斯科洛普夫（Michael Schroepfer）表示，公司的目標(biāo)是讓互聯(lián)網(wǎng)接入費(fèi)用大幅下降，他還說(shuō)：“挑戰(zhàn)很大，地球上還有一半以上的人口無(wú)法上網(wǎng)?！?/p>

　　商業(yè)上可能行不通

　　Facebook無(wú)人機(jī)6月28日開(kāi)始試飛，成功試飛讓公司朝著目標(biāo)前進(jìn)了一大步。Facebook建立了一支專門團(tuán)隊(duì)探索新技術(shù)，包括飛機(jī)、衛(wèi)星、無(wú)線通信系統(tǒng)等方面的技術(shù)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)名叫“Facebook Connectivity Lab”。

　　Aquila是Facebook眾多項(xiàng)目中最有野心的一個(gè)。Aquila無(wú)人機(jī)的重量只有汽車的三分之一。當(dāng)飛機(jī)升至巡航高度時(shí)，只需要5000瓦的電能就能驅(qū)動(dòng)，和三臺(tái)吹風(fēng)機(jī)差不多。在測(cè)試飛行中，F(xiàn)acebook收集了設(shè)計(jì)與運(yùn)行信息。

　　Facebook工程副總裁杰伊·帕里克（Jay Parikh）表示，未來(lái)幾年，Aquila還會(huì)進(jìn)行一系列的測(cè)試，以后的Aquila能夠飛得更快、更高、更遠(yuǎn)，飛機(jī)會(huì)不斷進(jìn)化。Facebook準(zhǔn)備為測(cè)試機(jī)群增加更多的飛機(jī)，它們的尺寸和重量各有不同。

　　什么時(shí)候技術(shù)能夠投入使用？戈德史密斯認(rèn)為現(xiàn)在還無(wú)法斷言，何時(shí)出現(xiàn)要看技術(shù)是怎樣進(jìn)化的，曾經(jīng)有人提出過(guò)一些很有希望的概念，但最終還是失敗了。

　　例如衛(wèi)星電話公司Iridium，該公司于1998年成立，它將衛(wèi)星連結(jié)起來(lái)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋全球每一個(gè)地區(qū)，Iridium要讓每一個(gè)人都使用衛(wèi)星手機(jī)，它會(huì)在空中安裝手機(jī)信號(hào)塔，與蜂窩網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)。

　　“兩大網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)，哪個(gè)會(huì)在商業(yè)無(wú)線通信中占據(jù)主導(dǎo)位置，當(dāng)時(shí)并不明朗?！备甑率访芩拐f(shuō)，“最終，與地面?zhèn)鬏斚啾?，空中傳輸?shù)某杀咎吡?，蜂窩網(wǎng)絡(luò)大獲全勝。”

　　雖然測(cè)試成功，F(xiàn)acebook還有許多工作要做。無(wú)人機(jī)的寬度和波音737一樣，但是重量不到1000磅，大部分是電池。要在天空飛幾個(gè)月，團(tuán)隊(duì)必須減輕飛機(jī)的重量。

　　最終無(wú)人機(jī)由誰(shuí)來(lái)運(yùn)營(yíng)？Facebook避而不談。之前，F(xiàn)acebook工程全球主管杰伊·帕里克（Jay Parikh）倒是說(shuō)過(guò)，公司無(wú)意成為飛機(jī)制造商或者互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商，實(shí)際部署工作將由本地互聯(lián)網(wǎng)提供商和政府來(lái)完成。