【深度】Facebook太阳能无人机的诞生史

Facebook互联网无人机首飞

6月28日凌晨两点，马克·扎克伯格早早就从床上爬起来赶飞机，前往亚利桑那州尤马的试飞场。

在那里，Facebook的一支小分队正在开发一个秘密项目，目的是要自己设计、制造并发射一种高空太阳能动力无人机，希望有朝一日能用这样一批飞机，为世界各地提供上网信号。

天还没亮，扎克伯格就到了尤马试验场。“因为我要来，大家都很紧张。”扎克伯格说。从南加州到英国，这个二十多人组成的核心小组辗转各地，打造这种名为Aquila的无人机。

几个月来，他们一直在亚利桑那州西南部这座以酷暑著称的沙漠小城里埋头苦干。

Aquila要在这一天举行首次功能性试飞，目标包括安全起飞，稳定机身，飞行至少30分钟，最后降落。

“就是觉得对公司、对连接世界来说，这都是一个重大的里程碑，所以我必须在场。”扎克伯格说。

对Facebook而言，Aquila不只为验证一个概念。开发它的目标，是要让地球上70亿人用上互联网，不管他们身居何地、收入几何。扎克伯格解释说，这样做可以让亿万人摆脱贫困，同时改善全球教育与医疗条件。

不过他没有说出的另一些理由是，它还能为Facebook接下去的人工智能、虚拟现实等服务创造基础条件。

要开启新的技术时代，就需要比当前更充裕的带宽、更可靠的联网条件，而这些都可以靠无人机来实现。Aquila从跑道上起飞的那一刻，虚拟现实版Facebook也同时起航了。

当清晨的旭日从沙漠里升起时，一台起重机将Aquila吊上拖车，起飞前的加速就由这部拖车代劳了。飞机有着惊人的翼展，足足43米，波音737客机也不过才34米而已。

但为了实现超长距离的飞行，Aquila的机身也格外轻盈。最新版采用碳纤维制成，大约400公斤重——只有一辆Smart的一半重。

一名操作员通过远程控制启动拖车，Aquila开始在跑道上加速。当速度提高到某个临界值时，飞机脱离固定装置顺利起飞，在上升到大约655米的测试高度后，开始稳定飞行。

地面上的Facebook员工爆发出一片欢呼声；有的还抹起了眼泪。“那场面真是激动人心，大家为此奋斗两年了。”扎克伯格说。 “地面上的Facebook员工欢欣鼓舞；有的还抹起了眼泪

仰望天空，扎克伯格对Aquila慢慢悠悠的飞行状态大加赞赏。

“它飞得很慢，”他说，“大多数飞机的目的都是把人或物从一个地方运送到另一个地方，所以飞得慢并不是有点。但如果目标是在空中长时间停留，就需要尽可能低的能耗，这也就意味着速度越慢越好，只要不掉下来就行了。”

Aquila在大约1.8万米至2.7万米的高空飞行，通过激光将数据传输给其他飞行器及地面接收器，地面再将数据转换成互联网信号。

飞行手册

那么，为什么要选择飞机？普及互联网的办法有的是，很多都不用自己设计无人机。

卫星比较擅长向大片地区提供联网信号，但只在人口稀疏的地区有效——用户太多的话，带宽一下就占满了。

信号塔适合人口稠密的城市地区，但要覆盖全球，建设量就过于庞大了，哪怕是对Facebook这样的巨头来说，也承受不了那么高的成本。

“如果无人机造价低到一定程度，总有一天，它们会缀满天空”

2014年，扎克伯格在一篇文章中分析了互联网的各种传输方法。他说，高空无人机可以服务于中等规模的城市或市郊。其飞行高度低于人造卫星，因而信号更强，更适合人口相对稠密的地区。另外，它们飞行于管制空域上方，更加便于部署。

扎克伯格继续推演：如果主要靠太阳能供电，这种无人机一次能飞行90天。机载激光通信系统可以向地面基站提供高速互联网，使方圆50公里内的所有人都能联网。比起谷歌的互联网热气球等方案，这些飞机更容易操控。如果无人机造价低到一定程度，总有一天，它们会缀满天空，成为全球网络基础设施的关键组成部分。

于是26个月前，扎克伯格定下了一个雄心勃勃的目标：在两三年内造出一架基础款的Aquila无人机。他亲自出面，聘请了美国宇航局（NASA）喷气推进实验室和麻省理工学院媒体实验室等机构的专家，来实现这个构想。

作为该项目的一部分，Facebook斥资近2000万美元，收购了航空顾问公司Ascenta的团队。团队带头人安迪·考克斯（Andy Cox）是一名机械工程师，曾参与研制了一架太阳能无人机，在空中飞行了两个星期，创下世界纪录，且至今未被超越。Ascenta被Facebook收购后，考克斯成了扎克伯格在Aquila项目中的第一副将。 “Aquila在巡航高度上的能耗只有2000瓦——等同于五名强壮的自行车运动员的输出功率

经过两年多的不断迭代，众多难题被开发团队攻克。目前版本的Aquila，在巡航高度上的能耗只有2000瓦——等同于五名强壮的自行车运动员的输出功率，扎克伯格说。

虽然原计划是在空中停留半个小时，但Aquila飞行格外平稳，大家等了90分钟，才让它安全降落。

最大的难关

在首次飞行中，Aquila的能效超出了工程师的预期。之后还有多场试飞，目标是让Aquila“（发射）更快、更高、更久”，Facebook工程副总裁杰伊·帕里克（Jay Parikh）在一篇博客中说。

接下来，Aquila将接受下一场大考：带上另一个团队正在开发的激光通信系统飞上天。

2015年7月，该团队宣布，其激光可实现每秒数十GB的数据传输速率，十倍于先前的标准。而且激光可以做到精确定位，能在16千米高空照准硬币大小的目标。

Aquila无人机何时才能将网络带给全世界？Facebook不愿作此预测。

Aquila要在空中安全无虞地连飞90天，还存在不少技术难关。这次试飞的无人机还没有安装太阳能电池板，全靠飞机携带的电池提供动力。维持长时间飞行所需的高密度电池还在研制中。

另外成本也是个问题，Facebook表示，如果要大批量部署，还需要大幅压缩成本才行。

“我们需要开发更高效的机载电源和通信系统；要保证飞机不易受结构性破坏，一方面是降低维护成本，另一方面也是保障较长的飞行时间，从而减少所需的飞机数量；另外，还要尽量缩减无人机运行所需的人力监督。”考克斯在一篇博文中写道。

此外，Aquila很可能还要面临监管问题，其阻力之大或许并不亚于研发无人机本身。Facebook已经和谷歌联手，与美国联邦航空管理局等政府部门周旋，以期拿到试飞许可和数据频谱。

“Aquila的激光可以在16千米高空照准硬币大小的目标”

Facebook表示，它不打算用Aquila自建信号网络。扎克伯格说，这些技术可以授权给别人使用，甚至可以送给电信公司、政府和非营利组织。他说，在紧急情况下，Facebook还可以将Aquila梯队派往动乱地区，为医院和非营利中心提供网络信号。

对于Facebook为连接世界提出的最新创想，政府部门作何想法？这可不好说。在与外国政府打交道时，Facebook有时也颇显笨拙；前段时间，印度监管机构叫停了该公司的免费上网服务Free Basics，理由是违反网络中立性，因为Facebook有权控制将哪些服务囊括在内。

毕竟，上网的人越多，Facebook用户也就越多，而监管机构担心，该公司的最终目标是取代开放网络，同时坐收广告收入。

扎克伯格说，太阳能动力飞机还将引出进一步的监管问题，他说，“但就我遇到的各国领导人而言，很多人都挺看好（互联网项目），因为他们也希望民众能上网，希望多一些机会，而联网是人们获得机会的最佳途径之一。”

Aquila的前程仍然笼罩在迷雾之中，遭遇起伏也是难免之事。但扎克伯格心意已决，要让所有人都有条件上网。这场试飞是迈向未来的一小步，但它也给了Facebook一场凝聚人心的重大胜利。

“未来，将有数以千计的太阳能飞机出现在城市郊区的上空，提供成本低廉的联网信号。”扎克伯格说，“这将给那些无法上网的人带来新的机会。虽然这只是一个初步的成就，但却意义重大。”

扎克伯格笑说，“这可能不太像Facebook会去做的事——我们又不是宇航公司。”他说，“但我想我们离那也不远了。”

翻译：雁行