在齐柏林飞船完成首次跨太平洋不间断飞行近100年后,另一艘飞艇成功完成了从美国新墨西哥州往返日本的飞行任务。但这次现代飞行壮举的意义不在于航程长度,而在于其验证目的:展示一个轻于空气的平台如何能充当空中的手机信号塔。

这次跨太平洋飞行历时一个多月,在2026年8月至9月间完成,是美国航空航天公司Sceye迄今最具里程碑意义的成就。该公司位于新墨西哥州阿尔伯克基附近,开发了一种无人驾驶平台,内部填充氦气以提供浮力,并配备电动螺旋桨实现主动推进,使其能够抵御大部分强风,并长时间悬停在同一位置上空。该平台还使用顶部安装的太阳能板和机载电池,以维持其在平流层全天候作业所需的动力。

"我们可以停留在作业区域上空,而且是在平流层中大约60000英尺的高度,这个高度是航空交通高度的两倍,位于急流之上,但相比低地球轨道卫星又近了30倍,"Sceye创始人兼首席执行官米克尔·弗兰森(Mikkel Frandsen)告诉Ars。"我们可以昼夜飞行,直到第二天太阳升起为电池充电,此时我们仍保持在同一高度,仍在同一作业区域上空。"

飞得更高

弗兰森表示,自上世纪90年代末以来,已经有许多技术演示和尝试致力于让平流层平台实现商业可行性。就Sceye而言,公司于2016年开始测试一系列较小的原型机,最终在2021年用一款215英尺(65米)长的版本进入平流层。最新版本已延伸至270英尺(83米)。

这种轻于空气的平台也得益于材料科学的进步,弗兰森说,这些进步"在上世纪90年代末尚未被发现或理解"。他特别提到2004年石墨烯的发现,称其"极大地帮助我们优化了机身的强度重量比、电池的能量密度,以及太阳能板相对于面积和重量的性能表现"。

该设计未来有望扩展为一种高空平台系统(HAPS),能够承载重达551磅(250公斤)的载荷。据美国非营利组织Helena(其拥有营利性投资部门,并已对Sceye进行投资)介绍,这一载荷能力将比高空无人机等竞争性平流层平台高出25至50倍。

Sceye目前的平台已经进行了多次载荷超过220磅(100公斤)的飞行演示,并能为其所携带的设备提供最高1千瓦的机载电力能力。

更大的载荷和更高的供电能力为更宏大的任务可能性打开了大门,比如未来某一天,单个悬停在平流层的Sceye平台或许能提供相当于500个地面手机信号塔的移动宽带覆盖。这对于增强商业电信服务以及在灾害场景中提供应急覆盖都可能大有用处。

跨越太平洋

这一概念于2026年8月9日从新墨西哥州基地启航后接受了实际检验,Sceye的平台跨越太平洋飞行超过9320英里(15000公里)抵达日本。Sceye首席技术官庄强尼(Johnny Truong)表示,这次历时13天的飞行需要飞艇穿越强风区域,并在"台风季节的一个窗口期"避开潜在的恶劣天气。

庄强尼解释说,这款平流层平台拥有自动导航系统,使飞艇能够在考虑当地风况等因素的情况下,自主完成从A点到B点的飞行。这使人类操作员可以专注于大方向的决策,例如监测天气预报、针对可能的路径运行飞行模拟,然后串联一系列导航航点以规划出尽可能平稳的航程。

这项能力此前在从新墨西哥州飞往巴西的12天飞行中首次得到应用。但这次历时一个月、被称为"服务测试1"(ST1)的日本往返任务,是Sceye平台迄今最长的测试飞行和部署任务。

"有几次我们实际的规划轨迹和飞行路径因天气变化而受到干扰,"庄强尼告诉Ars。"所以它的做法实际上就是把自己停在天气安全、平稳的地方,原地保持悬停一段时间,直到天气好转再继续前进。"

空中信号塔

飞艇抵达四国岛上空——这是日本四个主要岛屿中最小的一个——让Sceye的无人飞艇展示了它如何从约54000英尺(16.5公里)的作业高度,为智能手机、笔记本电脑乃至无人机提供移动宽带服务。这次演示是与日本电信公司软银(SoftBank Corp)合作进行的,该公司也直接投资了Sceye。

在这次演示中,Sceye的平台携带了相当于一座4G LTE基站的设备,模拟在地震或类似大规模灾害情况下提供应急备用覆盖的场景。

"这不是我们第一次携带电信载荷飞行,但这是我们第一次真正飞入一个区域并提供实时服务,"庄强尼说。"软银所做的是先关闭该区域的蜂窝网络覆盖,然后我们进入并基本上填补了这个空白。"

软银的团队进行了涉及语音通话、短信、网页浏览的测试,还进行了YouTube视频流媒体播放和视频通话测试。他们还验证了Sceye平台能够支持地震和海啸的应急警报消息系统,并支持拨打海上应急号码。

这家日本公司甚至为无人机配备了LTE卡,通过Sceye提供的连接实现远程控制,并接收来自无人机的视频传输。软银还在多种环境中进行了数据吞吐量测试,包括开放海滩、有树木遮挡的森林区域,以及建筑物内部的室内测试。

Sceye支持的连接在所有三种场景测试中均获通过,不过庄强尼承认最初对室内测试能否成功并不确定。Sceye团队当时决定不以满功率运行Sceye的通信天线,以最大限度减少潜在干扰,并对当地监管机构保持谨慎态度。

在另一项边缘计算实验中,Sceye平台上搭载的一台服务器让软银演示了平均68毫秒的往返数据处理响应时间。据称,与标准的基于互联网的云处理时间相比,这代表着延迟降低了40%。

平流层中的激光

两家公司还测试了利用激光在平流层中的Sceye平台与地面塔台或站点之间建立光学无线通信。一套地面激光测距系统向移动中的Sceye平台发射激光脉冲,该平台携带的角反射器将激光信号反射回地面系统。

未来,Sceye的平台或许能充当一个平流层中继站,将低地球轨道上的通信卫星与地面基础设施连接起来。这将有助于减少卫星与地面站之间直接穿过地球大气层传输时造成的光信号损耗,因为在太空与平流层之间传输时,信号衰减要小得多。

庄强尼表示,Sceye的HAPS随后可以充当"信号增强器",对从太空接收到的光信号进行增强,再向地面重新传输,或者甚至切换到射频通信模式,让信号能够更顺畲地穿过云层传到地面。

更广泛部署的光学无线通信,有助于应对第六代(6G)移动通信服务预期带来的更高数据速率需求,同时为那些尚未接入地面光纤网络的更偏远地区提供更快的互联网和移动连接。

"你需要这三层协同工作,才能确保没有人被落下,同时也确保能够实现6G所承诺的那种实时服务,"弗兰森说。

在互联网连接各大洲和岛屿的海底光纤骨干网日益面临蓄意破坏威胁的当下——更不用说渔船拖网和船锚意外切断光缆的事故——这还能为全球通信提供额外的韧性保障。

"你肯定看过这样的新闻:因为某种争端,一艘船出于某种原因忘记收起锚,结果突然切断了那条海底电缆,"庄强尼说。"现在你不用再担心这个问题了,因为一切都是无线的……从运营角度看,这带来了韧性。"

往返之旅

截至9月5日Sceye的平台返回新墨西哥州时,它在这次历时30天的日本往返任务中已飞行了近18641英里(30000公里)。

该公司及其合作伙伴已经在着眼于未来的测试。庄强尼解释说,软银希望进一步测试利用飞艇在灾害场景中快速恢复通信的能力,同时还可能在飞艇上搭载摄像头和其他传感器,以协助搜救行动。

"我们可以进入现场,基本上部署起即时基础设施并提供服务,"庄强尼说。"所以从这个角度看,关键在于全年保持待命状态,并在你试图恢复服务的那些关键日子里提供这项服务。"

但Sceye同样致力于为那些铺设光纤成本过高、经济上不划算的欠发达地区提供常规蜂窝网络覆盖。

"我们未来的许多任务不是一周时长的任务——它们更像是持续数月到一年的任务,"庄强尼说。"我们计划明年初开展一项任务,时长可能在三到六个月之间,目标是实现全年不间断的运营。"

Q&A

Q1:Sceye的平流层飞艇是什么?它能做什么?

A:Sceye的平流层飞艇是一种无人驾驶、充氦气的轻于空气平台,能悬停在约60000英尺高的平流层中,充当"空中基站",为智能手机、笔记本电脑和无人机提供移动宽带覆盖,单个平台理论上可覆盖相当于500个地面信号塔的区域。

Q2:这次美日往返飞行测试了什么内容?

A:Sceye的飞艇从新墨西哥州飞往日本四国岛,与软银合作模拟了地震等灾害场景下的应急通信覆盖,测试了语音通话、短信、网页浏览、视频流、边缘计算以及光学激光通信等多项功能,验证均通过。

Q3:这项技术未来会用在哪些场景?

A:未来可用于灾害应急通信恢复、搜救行动辅助,以及为缺乏光纤网络的偏远地区提供长期蜂窝覆盖,部分任务计划持续三到六个月甚至全年运营。

Ars Technica