臉書扎克伯格的天鷹座無人機Aquila

「虎豹之駒未成文，而有食牛之氣；鴻鵠之鷇羽翼未全，而有四海之心。」

這是戰國時代屍子說的一句話，意思是雖然幼小的虎崽和豹崽連皮毛上的虎紋豹斑都沒有長出來，卻已經有了搏牛而食之的霸氣；雖然鴻鵠的幼鳥連羽毛還沒有長好，卻已經有了遨遊四海的決心。

這句話形容當初在大學本科時代創立臉書（Facebook）的扎克伯格，是再合適不過。因為短短十三年後的今天，臉書已經是一個年營業額超過27億美元、年利潤超過10億美元的全球性企業。而這句話在今天，大概又可以用來形容扎克伯格正在開發的一架無人機：

上圖是2016年8月29日扎克伯格在面見教皇時，贈送給教皇一架無人機的模型。這是臉書正在開發的天鷹座（Aquila）無人機，扎克伯格打算用它給全世界提供互聯網路連接。

上面的視頻是扎克伯格在今天（2017年6月29日）公布的天鷹座第二次試飛的情形。這次試飛歷時104分鐘，天鷹座飛到了3,000英尺（約914米）的高度，並且在爬升時達到了180英尺/分鐘（約55米/分鐘）的爬升率。尤其重要的，是天鷹座在此次試飛中首次安全地、沒有損壞任何部件地著陸。天鷹座沒有起落架，視頻中這架無人機以非常低的速度，用機翼下弔掛的四個動力艙的下表面，降落在了一塊開闊、平整的土質地面。

為什麼天鷹座沒有起落架呢？因為這架無人機將要在天上連續飛行至少三個月，需要用到起落架的次數實在太少。

上圖是天鷹座無人機群對地面的覆蓋情況。臉書計劃用這種無人機在60,000英尺（大約18,000米）到90,000英尺（大約28,000米）高度之間飛行，向地面提供互聯網服務。每架天鷹座無人機可以給地面上以這架天鷹座為圓心、以60英里（約96公里）半徑的圓形區域提供互聯網連接。天鷹座將在空中持續地繞圈飛行，而大量的、在空中繞圈的天鷹座可以為廣大的區域提供互聯網連接。

天鷹座將以太陽能為動力，這樣就可以在天上一飛幾個月而不必返回地面加油。而太陽只在白天才有，晚上沒有太陽的時候天鷹座怎麼飛呢？這就要依靠蓄電池，在白天把太陽能轉換的電能貯存起來供晚上用。

上圖是扎克伯格在與技術人員一起查看天鷹座四台電動馬達中的一台。每台馬達驅動一副雙槳葉的螺旋槳，螺旋槳是定距的，也就是說螺旋槳的槳葉偏轉角度是固定的，這保證了整個動力系統非常簡單。請注意電動馬達下方白色的鼓包，這是為了在著陸時與地面接觸而設計的。當然鼓包內部也為飛機提供了少許布置其他設備的額外空間。

天鷹座的外形如上圖所示。這是一個大展弦比的後掠飛翼。機翼之所以要後掠，不是為了飛得快，而是為了讓處於翼梢的襟副翼獲得足夠的縱向力臂以控制飛機的俯仰。而機翼之所以如此細長，也就是展弦比如此之大，是為了使飛機能夠以很低的速度在很高的高度飛行。天鷹座的飛行速度只有80英里/小時（約129公里/小時），一般的小汽車也可以跑這麼快。天鷹座以這個速度在18到28公里高的高空繞圈，動力系統所消耗的功率非常低，只有大約5,000瓦，大致相當於三個吹頭髮的吹風機所消耗的功率。天鷹座就是用這種方式實現用僅僅在白天才有的太陽能在晝夜24小時持續飛行。

上面的照片是安裝在翼梢的相機所拍攝。天鷹座正在亞利桑那州尤馬的荒原上空飛行。這架飛機的機翼上表面還沒有安裝太陽能電池板，此次飛行還是只依賴機載蓄電池的電能飛行。這兩次試飛的天鷹座只有880磅（約400公斤）重，但是翼展卻高達141英尺（約42米），相比之下，波音737-800起飛重量79噸，翼展卻沒有天鷹座大，只有35.79米。而波音737-800的巡航高度是9,145米，天鷹座的巡航高度卻高達18,000米到28,000米。

重量如此之輕，而翼展如此之大的天鷹座，其機翼的強度是一個非常值得關注的問題。在第一次試飛中，強風不但讓天鷹座一度失控，也折斷了飛機一段大約20英尺（6米）長的機翼外段。技術人員採取的應對是更改了機翼上控制面的設計並加裝了一些機翼擾流片，以保證在強風下機翼不會產生過大的升力並且控制面能產生足夠的氣動力控制飛機。不過這種更改是否解決了這個問題，還很難說。雖然天鷹座在第二次試飛中完好無損地返回了地面，但空中的氣流情況非常複雜，天鷹座還需要進行大量的後續試飛和更改才能成熟起來。

下面的視頻是2016年6月28日第一次試飛。可以看到沒有起落架的天鷹座採用了一種怪異的起飛方式：

天鷹座是被放置在一個架子上，而這個架子是由地面車輛牽引的。地面車輛拉著這個架子在跑道上前進，從而使天鷹座獲得足夠的起飛速度。這對於一飛就幾個月而且飛行速度很慢的天鷹座而言，是一個很合適的起飛方式。

天鷹座以後面臨的問題還有很多，比如在機翼上表面鋪設太陽能電池板對飛機結構和氣動性能的影響。而除了飛機本身，天鷹座還有互聯網連接的技術障礙需要克服。目前天鷹座計劃用激光作為數據傳輸方式，而激光在大氣中容易受到雲霧等大氣現象的干擾，而且激光需要精確地瞄準對方才能建立起數據傳輸，這都是需要解決的問題。而且，臉書打算用大量的天鷹座無人機覆蓋廣闊的地區，還要面臨複雜的法律和政府規章制度的挑戰，甚至不同國家的政治、軍事顧慮。總之這個龐大的計劃將會如何進行，肯定是一個非常吸引人的、涉及到方方面面的事情，就讓我們拭目以待吧！

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