梁劍

在平流層高度觀測(cè)地球、收集數(shù)據(jù)等活動(dòng)背后所蘊(yùn)藏的巨大商業(yè)價(jià)值，使越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始涉足高空偽衛(wèi)星領(lǐng)域。截至目前，僅英國(guó)國(guó)內(nèi)從事該項(xiàng)業(yè)務(wù)的企業(yè)至少已經(jīng)達(dá)到四家。當(dāng)然，高回報(bào)需要高投入的支撐，高空偽衛(wèi)星平臺(tái)的研制盡管已經(jīng)取得了不小的進(jìn)步，但是包括高性能的電池、控制系統(tǒng)與控制器等在內(nèi)的許多關(guān)鍵設(shè)備性能仍然達(dá)不到商業(yè)運(yùn)營(yíng)的需求，而這也將是高空偽衛(wèi)星領(lǐng)域未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的攻關(guān)重點(diǎn)。

今年2月底，據(jù)來(lái)自英國(guó)國(guó)內(nèi)的一則消息稱，成立于2014年的Astigan公司作為新玩家，已經(jīng)做好準(zhǔn)備進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的高空偽衛(wèi)星（High-altitude Pseudo-Sate…teHAPS）市場(chǎng)。Astigan也成為繼空客、Ascenta、Prismatic之后，英國(guó)第四家從事該項(xiàng)業(yè)務(wù)的公司

Astigan公司在201 4年成立之后不久，英國(guó)地形測(cè)量局（ Ordnance Survey，英國(guó)官方的測(cè)繪機(jī)構(gòu)）即宣布向該公司投資，并成為公司的大股東。作為英國(guó)國(guó)家級(jí)的測(cè)繪機(jī)構(gòu)，英國(guó)地形測(cè)量局近年來(lái)一直在尋求降低獲取測(cè)繪數(shù)據(jù)的成本，而HAPS在這方面具有極大潛力。

Astigan公司在參與奎尼蒂克公司“西風(fēng)”（ Zephyr）太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)（該無(wú)人機(jī)最初由奎尼蒂克公司負(fù)責(zé)研制，空客集團(tuán)于2013年收購(gòu)了該項(xiàng)目，并將其歸入空客集團(tuán)所屬防務(wù)與航天事業(yè)部）項(xiàng)目期間，積累了大量技術(shù)和工程方面的經(jīng)驗(yàn)。其實(shí)在上述四家公司中，除了Astigan，Prismatic公司也曾參與過(guò)“西風(fēng)”無(wú)人機(jī)項(xiàng)目。20世紀(jì)90年代末，奎尼蒂克公司組建了一個(gè)規(guī)模很小的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，啟動(dòng)了“西風(fēng)”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的研制。作為Astigan公司現(xiàn)任CEO，布萊恩·瓊斯曾于2003年加入奎尼蒂克公司的這個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是使他們研制的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)能夠打破此前由高空氣球創(chuàng)造的40km高空續(xù)航紀(jì)錄。而這項(xiàng)紀(jì)錄正是由布萊恩·瓊斯和高空熱氣球運(yùn)動(dòng)員波特蘭·皮卡德于1999年創(chuàng)造的，當(dāng)時(shí)他們駕駛“百年靈軌道飛行器”3號(hào)熱氣球用了22天完成環(huán)球連續(xù)不間斷飛行。

空客集團(tuán)在收購(gòu)了“西風(fēng)”無(wú)人機(jī)項(xiàng)目之后，對(duì)項(xiàng)目的定位進(jìn)行了調(diào)整，主要面向防務(wù)和安全領(lǐng)域的客戶，而Prismatic和Astigan公司的產(chǎn)品，則主要面向商業(yè)領(lǐng)域的客戶，英國(guó)地形測(cè)量局將成為后者的第一個(gè)客戶。布萊恩·瓊斯曾經(jīng)對(duì)媒體表示：“對(duì)于英國(guó)地形測(cè)量局來(lái)說(shuō)，要保持測(cè)繪領(lǐng)域領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，選擇HAPS無(wú)人機(jī)具有戰(zhàn)略必要性，我堅(jiān)信我們的項(xiàng)目一定能成功。我們有出色的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)英國(guó)地形測(cè)量局對(duì)我們的項(xiàng)目100%地支持，我堅(jiān)信我們的項(xiàng)目一定能成功。”在Astigan公司的計(jì)劃中，除了英國(guó)地形測(cè)量局，未來(lái)還會(huì)有更多的潛在客戶，比如包括大學(xué)在內(nèi)的一些科研機(jī)構(gòu)，他們需要對(duì)自己研制的各種傳感器設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，但是又不能加載在衛(wèi)星上，我們的平臺(tái)就是很合適的選擇。

“西風(fēng)”無(wú)人機(jī)項(xiàng)目作為歐洲最早的HAPS項(xiàng)目，被空客集團(tuán)收購(gòu)之后，得益于后者強(qiáng)大的資金實(shí)力與研發(fā)實(shí)力，項(xiàng)目進(jìn)展一度非常迅速。2018年7-8月，“西風(fēng)”無(wú)人機(jī)的最新改進(jìn)型——“西風(fēng)”S在澳大利亞西部地區(qū)創(chuàng)下了連續(xù)飛行26天的高空續(xù)航紀(jì)錄。

截至目前，Astigan公司已經(jīng)制造了4架用于技術(shù)驗(yàn)證的Astigan A型雙尾撐太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)，該機(jī)翼展28m，并且已經(jīng)在英國(guó)和西班牙完成了多個(gè)架次的飛行測(cè)試。按照Astigan公司的計(jì)劃，AstiganA將在今年晚些時(shí)候進(jìn)行高空飛行測(cè)試，但是測(cè)試地點(diǎn)還沒(méi)有對(duì)外公布。

除了用于技術(shù)驗(yàn)證的Astigan A之外，該公司還在制造外形尺寸更大的Astigan B，后者的定位是商用平臺(tái)。AstiganB的翼展達(dá)到38m，最大起飛重量149kg，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)超過(guò)了空客集團(tuán)的“西風(fēng)”S。作為CEO，布萊恩·瓊斯對(duì)他們的產(chǎn)品滿懷信心，“我們的目標(biāo)是讓Astigan B的有效載荷達(dá)到25kg。與空客集團(tuán)的‘西風(fēng)’相比，這個(gè)數(shù)字要超出很多，但是我們有信息實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，因?yàn)槲覀兊娘w機(jī)質(zhì)量更大?！?/p>

布萊恩·瓊斯去年底的時(shí)候曾經(jīng)向媒體透露，Astigan B無(wú)人機(jī)計(jì)劃于2020年進(jìn)行首飛，并將于2020-2021年間正式投放市場(chǎng)。

Astigan B無(wú)人機(jī)的制造工作由位于英國(guó)布里奇沃特（ Bridgwater）的艾森塔工廠（ Ascenta）負(fù)責(zé)。艾森塔工廠此前主要負(fù)責(zé)社交巨頭Facebook公司的Aquila太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的制造，F(xiàn)acebook公司希望用該無(wú)人機(jī)向偏遠(yuǎn)地區(qū)提供價(jià)格更低的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而增加自己的客戶量，促進(jìn)企業(yè)應(yīng)收。但是2018年6月，F(xiàn)acebook公司宣布取消自己的Aquila無(wú)人機(jī)項(xiàng)目，轉(zhuǎn)而專注于HAPS平臺(tái)控制技術(shù)和高密度電池技術(shù)，以及數(shù)據(jù)高速下載技術(shù)方面的研究。Aquila無(wú)人機(jī)項(xiàng)目被取消之后，艾森塔工廠也隨之關(guān)閉。

Astigan B采用車輛拖拽的發(fā)射架發(fā)射升空，離地速度為11.5km/h，采用泡沫墊降落回收。

相對(duì)于其他技術(shù)而言，電池技術(shù)是HAPS這類平臺(tái)所面臨的最大挑戰(zhàn)，包括電池的能量密度、續(xù)航時(shí)間、制造成本等。用布萊恩·瓊斯的話說(shuō)，雖然電池技術(shù)在最近幾年取得了諸多進(jìn)步，但是仍遠(yuǎn)低于預(yù)期。與其他公司的產(chǎn)品相比，Astigan公司將研制中的Astigan B無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間定在了90天，這也是出于電池技術(shù)考慮作出的決定?！敖刂聊壳埃词故鞘袌?chǎng)最好的太陽(yáng)能電池一蓄電池組合，在完成100個(gè)左右的充放電循環(huán)之后，其性能也會(huì)明顯下降。所以，將續(xù)航能力定在90天，是處于性能最優(yōu)化以及安全方面的考慮?！?/p>

除了電池之外，HAPS無(wú)人機(jī)的另一大技術(shù)挑戰(zhàn)就是控制器的研發(fā)，控制器主要用于控制無(wú)人機(jī)在各個(gè)階段的螺旋槳轉(zhuǎn)速，也就是說(shuō)既要保證螺旋槳在無(wú)人機(jī)起飛和爬升過(guò)程中的高轉(zhuǎn)速，也要能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人機(jī)在一定高度進(jìn)行巡航的低轉(zhuǎn)速（螺旋槳在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，還具備調(diào)整無(wú)人機(jī)偏航的功能）。而在高空飛行時(shí)，如何解決低溫對(duì)電池工作效率的影響，也是一個(gè)棘手的問(wèn)題。

隨著越來(lái)越多的公司開(kāi)始注意到在平流層高度觀測(cè)地球、收集數(shù)據(jù)等活動(dòng)所蘊(yùn)藏的巨大商業(yè)價(jià)值，HAPS平臺(tái)在高空飛行的安全性已經(jīng)成為一個(gè)繞不過(guò)去的話題。所以，布萊恩·瓊斯建議所有的HAPS市場(chǎng)的進(jìn)入者，都要自覺(jué)地和歐洲航空安全局（ EASA）、國(guó)際民航組織（ ICAO）等國(guó)際組織或者管理機(jī)構(gòu)開(kāi)展合作，以完善該領(lǐng)域的法規(guī)和制度.保障HAPS的運(yùn)行安全。不過(guò)，國(guó)際組織要制定關(guān)于HAPS完整的適航法規(guī)，前后估計(jì)需要近10年的十年，與此同時(shí)，HAPS每個(gè)架次的飛行，都要基于安全法規(guī)單獨(dú)審批。