高空無人機——大氣層里的衛星
高空無人機——大氣層里的衛星?
1957年，當蘇聯的第一顆人造衛星進入近地軌道後，刺激了美國及其他國家開展自己的衛星研製工作，人類由此進入衛星時代。現在，數千顆運行在地球軌道上的衛星改變了人類的通訊、導航方式，甚至觀看足球比賽的方式也發生了根本改變。
衛星也有其固有缺陷，例如，製造成本和發射成本太高，並且進入運行軌道後，很難進行升級。與之相比，無人機有明顯的優勢，成本相對低廉，起飛和著陸方式簡單，只要有必要，就可以對其進行升級；但無人機也有自己的軟肋，它們不能在空中長期飛行。
無人機的滯空時間到底有多久？
美國國家航空航天局在1999年製造的「太陽神」原型無人機就屬於在高空無人機的首批成員之一。太陽神無人機使用碳纖維和泡沫聚苯乙烯製造，翼展約75米，配有14個電動螺旋槳，外形類似迴旋飛標，最高飛行高度超過29000米，飛行時間最少為24小時，能用作空中蜂窩電話發射台。讓人感到遺憾的是，太陽神無人機在2003年毀於考艾島附件的海域。
讓無人機飛到近3萬米的高空不是難事，但在此高度進行長期飛行卻是個難題，主要的障礙是能量存儲裝置。太陽能無人機項目的研究人員曾試驗過燃料電池，最後發現還是普通電池更適合。約翰·戴爾·弗拉特是太陽神無人機項目的主管，他對此說道：「太陽神無人機的續航時間很長，任何安裝在它上面的設備必須十分可靠。這有點像你使用冰箱，只要插上電，就不用管它了。」
最近，空客公司宣布其製造的純太陽能動力無人機西風之神T（Zephyr T）無人機成功地進行了首飛。空客公司將這些高空無人機成為「高空偽衛星」，這些無人機不會從空中扔炸彈或包裹，而是執行很多原本屬於衛星的任務，並能定期返回地面進行更換新電池或新技術裝備。
早在2008年，空客公司就著手這些「高空偽衛星」的研發工作，其目的就是為了填補在軌衛星和只能短距飛行的低空無人機之間的空白。2010年，西風之神7打破了世界單次最久飛行記錄（14天）。此後，空客公司決定對兩種新型高空無人機進行商業化，開發了「西風之神S」 和「西風之神T」這兩款高空無人機。英國國防部購買了首批兩架「西風之神S」無人機，英國國防部將使用這兩架無人機進行高空監視。空客公司剛剛結束了對西風之神T 的1比4模型的測試，西風之神T的翼展由西風之神S的25米擴展至33米。西風之神T無人機的有效載荷是其模型的4倍，達到了44磅，完全能攜帶雷達和軍方客戶要求搭載的其他裝備。作為一款太陽能飛機，西風之神系列無人機的設計巡航高度約為19800米，是商務航班飛行高度的兩倍。在最後一次測試中，西風之神7原型無人機飛行時間達到了14天，而空客公司打算將其飛行時間提高至為至少一個月。
史蒂夫·惠特比是西風之神項目的商務主管，他表示：「為達到此目的，研究人員從自然界攝取靈感。」研究人員將西風之神系列無人機機翼翼尖向下彎曲，類似禿鷹翅膀的形狀，而不是像普通商務飛機那樣向上彎曲。史蒂夫說道：「由於西風之神系列無人機的飛行速度很慢，我們得讓機翼產生最大升力。」這種改進後的機翼提高了機翼聚集翼面下方風力的能力。減輕無人機的種類也有助於提高飛行時間。西風之神S無人機僅重65公斤，看起來像是一個設法飛起來的衣架。西風之神T無人機包括有效載荷在內，才136公斤。
對西風之神系列無人機飛行時間最大的影響就是黑暗，光伏電池不能在黑暗中產生電能。正在進行環球航行的陽光動力2號太陽能飛機提供一個方法：首先飛到9150米高度，隨後緩慢下降至約1500米，以飛行高度來換取飛行距離。西風之神系統無人機的飛行高度不能下降至那麼低，否則，它們將用一天的時間上升至工作高度。空客公司表示西風之神系列無人機現有的電動推進裝置的效率較高，提升空間有限，但電池裝置仍有改進潛力。
在高空無人機領域，空客公司面向眾多挑戰。陽光動力研究團隊的下一個項目就是集中力量製造一架能在空中飛行6個月的輕型太陽能無人機。谷歌公司正在試驗使用高空無人機和氣球來提供無線服務。臉譜網（Facebook）正在研製一種名為「天鷹座」的太陽能無人機，飛行時間長達3個月，能為邊遠地區提供互聯網接入服務。
空客公司希望能將從西風之神項目獲得的成果與建造常規衛星的經驗和相結合，從而將大量能長期在空中飛行的無人機發射至空中，並進行相應的維護。西風之神項目現在不是一個概念無人機產品了，而是一款量產產品。
可以預計，在不遠的將來，大批太陽能無人機能對軍事或情報目標進行監視，對森林火災進行跟蹤，或者在緊急情況下提供通訊服務。由於飛行高度遠遠低於衛星，無人機能提供更清晰的地球圖片。高空無人機能提供高頻寬鏈接，使用激光將信息中轉至其他無人機或地面接收器；而通過在軌衛星來實現上述視距內通訊就沒有使用無人機這麼方便。
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