新玩家的涌現(xiàn)讓高空太陽能無人機市場蓬勃發(fā)展

梁劍

在平流層高度觀測地球、收集數(shù)據(jù)等活動背后所蘊藏的巨大商業(yè)價值，使越來越多的企業(yè)開始涉足高空偽衛(wèi)星領(lǐng)域。截至目前，僅英國國內(nèi)從事該項業(yè)務(wù)的企業(yè)至少已經(jīng)達到四家。當然，高回報需要高投入的支撐，高空偽衛(wèi)星平臺的研制盡管已經(jīng)取得了不小的進步，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)備性能仍然達不到商業(yè)運營的需求，而這也將是高空偽衛(wèi)星領(lǐng)域未來一段時間內(nèi)的攻關(guān)重點。

今年2月底，據(jù)來自英國國內(nèi)的一則消息稱，成立于2014年的Astigan公司作為新玩家，已經(jīng)做好準備進入競爭日趨激烈的高空偽衛(wèi)星（High-altitude Pseudo-Sate…teHAPS）市場。Astigan也成為繼空客、Ascenta、Prismatic之后，英國第四家從事該項業(yè)務(wù)的公司

Astigan公司在201 4年成立之后不久，英國地形測量局（ Ordnance Survey，英國官方的測繪機構(gòu)）即宣布向該公司投資，并成為公司的大股東。作為英國國家級的測繪機構(gòu)，英國地形測量局近年來一直在尋求降低獲取測繪數(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）太陽能無人機（該無人機最初由奎尼蒂克公司負責(zé)研制，空客集團于2013年收購了該項目，并將其歸入空客集團所屬防務(wù)與航天事業(yè)部）項目期間，積累了大量技術(shù)和工程方面的經(jīng)驗。其實在上述四家公司中，除了Astigan，Prismatic公司也曾參與過“西風(fēng)”無人機項目。20世紀90年代末，奎尼蒂克公司組建了一個規(guī)模很小的技術(shù)團隊，啟動了“西風(fēng)”太陽能無人機的研制。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技術(shù)團隊，該團隊的目標是使他們研制的太陽能無人機能夠打破此前由高空氣球創(chuàng)造的40km高空續(xù)航紀錄。而這項紀錄正是由布萊恩·瓊斯和高空熱氣球運動員波特蘭·皮卡德于1999年創(chuàng)造的，當時他們駕駛“百年靈軌道飛行器”3號熱氣球用了22天完成環(huán)球連續(xù)不間斷飛行。

空客集團在收購了“西風(fēng)”無人機項目之后，對項目的定位進行了調(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，英國地形測量局將成為后者的第一個客戶。布萊恩·瓊斯曾經(jīng)對媒體表示：“對于英國地形測量局來說，要保持測繪領(lǐng)域領(lǐng)先優(yōu)勢，選擇HAPS無人機具有戰(zhàn)略必要性，我堅信我們的項目一定能成功。我們有出色的技術(shù)團隊，同時英國地形測量局對我們的項目100%地支持，我堅信我們的項目一定能成功?！痹贏stigan公司的計劃中，除了英國地形測量局，未來還會有更多的潛在客戶，比如包括大學(xué)在內(nèi)的一些科研機構(gòu)，他們需要對自己研制的各種傳感器設(shè)備進行測試，但是又不能加載在衛(wèi)星上，我們的平臺就是很合適的選擇。

“西風(fēng)”無人機項目作為歐洲最早的HAPS項目，被空客集團收購之后，得益于后者強大的資金實力與研發(fā)實力，項目進展一度非常迅速。2018年7-8月，“西風(fēng)”無人機的最新改進型——“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)航紀錄。

截至目前，Astigan公司已經(jīng)制造了4架用于技術(shù)驗證的Astigan A型雙尾撐太陽能無人機，該機翼展28m，并且已經(jīng)在英國和西班牙完成了多個架次的飛行測試。按照Astigan公司的計劃，AstiganA將在今年晚些時候進行高空飛行測試，但是測試地點還沒有對外公布。

除了用于技術(shù)驗證的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。AstiganB的翼展達到38m，最大起飛重量149kg，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)超過了空客集團的“西風(fēng)”S。作為CEO，布萊恩·瓊斯對他們的產(chǎn)品滿懷信心，“我們的目標是讓Astigan B的有效載荷達到25kg。與空客集團的‘西風(fēng)’相比，這個數(shù)字要超出很多，但是我們有信息實現(xiàn)目標，因為我們的飛機質(zhì)量更大。”

布萊恩·瓊斯去年底的時候曾經(jīng)向媒體透露，Astigan B無人機計劃于2020年進行首飛，并將于2020-2021年間正式投放市場。

Astigan B無人機的制造工作由位于英國布里奇沃特（ Bridgwater）的艾森塔工廠（ Ascenta）負責(zé)。艾森塔工廠此前主要負責(zé)社交巨頭Facebook公司的Aquila太陽能無人機的制造，F(xiàn)acebook公司希望用該無人機向偏遠地區(qū)提供價格更低的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而增加自己的客戶量，促進企業(yè)應(yīng)收。但是2018年6月，F(xiàn)acebook公司宣布取消自己的Aquila無人機項目，轉(zhuǎn)而專注于HAPS平臺控制技術(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無人機項目被取消之后，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。

相對于其他技術(shù)而言，電池技術(shù)是HAPS這類平臺所面臨的最大挑戰(zhàn)，包括電池的能量密度、續(xù)航時間、制造成本等。用布萊恩·瓊斯的話說，雖然電池技術(shù)在最近幾年取得了諸多進步，但是仍遠低于預(yù)期。與其他公司的產(chǎn)品相比，Astigan公司將研制中的Astigan B無人機的續(xù)航時間定在了90天，這也是出于電池技術(shù)考慮作出的決定。“截至目前，即使是市場最好的太陽能電池一蓄電池組合，在完成100個左右的充放電循環(huán)之后，其性能也會明顯下降。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無人機的另一大技術(shù)挑戰(zhàn)就是控制器的研發(fā)，控制器主要用于控制無人機在各個階段的螺旋槳轉(zhuǎn)速，也就是說既要保證螺旋槳在無人機起飛和爬升過程中的高轉(zhuǎn)速，也要能夠?qū)崿F(xiàn)無人機在一定高度進行巡航的低轉(zhuǎn)速（螺旋槳在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，還具備調(diào)整無人機偏航的功能）。而在高空飛行時，如何解決低溫對電池工作效率的影響，也是一個棘手的問題。

隨著越來越多的公司開始注意到在平流層高度觀測地球、收集數(shù)據(jù)等活動所蘊藏的巨大商業(yè)價值，HAPS平臺在高空飛行的安全性已經(jīng)成為一個繞不過去的話題。所以，布萊恩·瓊斯建議所有的HAPS市場的進入者，都要自覺地和歐洲航空安全局（ EASA）、國際民航組織（ ICAO）等國際組織或者管理機構(gòu)開展合作，以完善該領(lǐng)域的法規(guī)和制度.保障HAPS的運行安全。不過，國際組織要制定關(guān)于HAPS完整的適航法規(guī)，前后估計需要近10年的十年，與此同時，HAPS每個架次的飛行，都要基于安全法規(guī)單獨審批。