科技新闻讯 10月29日，谷歌母公司Alphabet旗下高空互联网子公司Loon宣布，其联网气球创造了一项新的持续飞行时间纪录。该公司表示，其气球已经在平流层连续飞行312天，比此前于2020年7月创造的223天纪录长了近三个月。
Loon表示，该公司目前拥有由大约100个活跃气球组成的机队。其中，一个代号HBAL703的联网气球于2019年5月被从波多黎各发射，前往秘鲁，随后提供为期3个月的测试服务。然后，它绕着地球飞行了大约21.5万公里，最终在今年3月份降落在墨西哥的巴哈，持续飞行了312天。
Loon首席技术官萨尔坎迪多（Sal Candido）在一篇博客文章中写道：“这个新的持续飞行时间纪录令人感到兴奋，不是因为我们的一个气球飞行了312天，而是因为这是个非常明显的迹象，表明我们让所有飞行系统持续更长时间的努力正在奏效。”
这一声明发布之际，无数公共和私人实体正在寻找新的方法，将互联网覆盖范围扩大到地球上最遥远的地方。亚马逊和埃隆马斯克(Elon Musk)旗下SpaceX等公司的微型卫星互联网项目，正在竞相将网络接入服务带到难以到达的地方。
上周，微软推出了名为Azure Space的项目，使其云计算平台成为这场蓬勃发展的太空竞赛中的“首选平台和生态系统”，就像亚马逊几个月前刚刚推出的新业务一样。比尔盖茨（Bill Gates）最近还牵头向卫星天线公司Kymeta投资了8520万美元，该公司帮助任何车辆或船只接入网络。
虽然最近在低地轨道(LOE)卫星领域有很多活动，但Loon气球的飞行高度要低得多，因此可以直接向消费设备提供LTE服务。这意味着，它可以绕过高度更高的卫星所依赖的昂贵终端。而且由于Loon的气球距离地球表面更近，地面上连接互联网的设备数据传输延迟也更低。
谷歌母公司Alphabet在将Loon开发了五年后，于2018年将其剥离成为独立的实体。这种联网气球在距地球表面以上平均20公里的平流层中飞行，那里不同的条件会影响气球的方向和速度。为了应对这个问题，Loon使用算法和预测模型来上下移动气球，直到它们找到有利的风流，并帮助它们在避开限制区的同时继续沿着预期的方向移动。
这使得Loon能够为移动网络运营商提供扩大的LTE覆盖范围，为地面基础设施受损的偏远地区和灾区提供服务。由于气球是由风力驱动的，它们可以在空中停留很长时间。机载电子设备包括两个无线电收发器，由太阳能电池板和充电电池供电。
材料与设计
从项目立项开始，Loon团队就开始思考有关平流层气球应该如何建造的各种假设，尝试使用替代材料，改变材料缝合的配方，探索不同的设计。研究团队尝试过很多东西，其中一些看起来很奇怪。事实上，许多早期的自制气球原型甚至被误认为是不明飞行物。
随着时间的推移，Loon团队发现传统智慧在方向上是正确的，但他们的实验以及愿意在别人遭遇挫折的地方转弯的意愿，已经促使他们推出许多关键创新，这些创新催生了在平流层飞行能力更强、寿命更长的飞行系统。今天，Loon的飞行系统看起来更像是基于气球的高空平台(HAP)，而不是传统的简单平流层气球。此外，他们使用平流层气球的独特方式也为规模化设计、建造和制造平流层气球提供了同样独特的方式。
系统工程、建模和模拟
早在首个气球被切割成型之前，Loon的一切程序都经过了建模和模拟过程。在早期，他们开发了一种基于物理的设计方法来确定气球的规格，这有助于他们在载荷能力、导航能力和任务持续寿命方面达到最佳平衡。换句话说，Loon的气球是专门定制的，用来连接部署地点的人们。
到这个时候，大多数人会构建用于测试的原型。Loon超越了传统的系统工程，使用他们的模拟能力来评估这些假想飞行系统的性能。在开始测试硬件设备之前，研究人员通过进行数百万次模拟飞行，评估系统的全部性能。提前了解这些规格和性能有助于研究人员甚至在开始制作原型之前在更大程度上进行微调。
制造、运输和发射
大多数高空气球和Loon气球之间的最大区别之一在于，Loon发射的飞行系统数量超多。Loon几乎每周都会发射气球，目前的规模接近100个全球高空飞行系统。因此，他们需要一种可重复和经济的制造工艺，而不仅仅是让气球正常工作的能力。
在过去的七年里，Loon始终在与合作伙伴合作，找出正确的流程来制造、运输和处理他们的气球。这不是一项琐碎任务，特别是考虑到用来制造气球的塑料达数百平方米，哪怕只有1毫米大小的洞都可能导致飞行失败。然而，通过合作和对细节的关注，Loon已经能够弄清楚如何可靠和大规模地切割碎料，将它们缝合成南瓜形状，装在一个巨大的盒子里，然后把气球运到全美各地的发射常
仅仅把气球送到发射场还不够，在发射过程中也有很多困难需要克服。在早期，发射完全是手动的，在大约45分钟的填充过程中，气球暴露在各种因素(特别是风)中。如今，Loon的自动发射系统可以保护气球不受风的影响，不再需要手动工作，就能快速、自动地给气球充气。这减少了不同飞行系统之间的差异，总体上确保气球在持续健康的状态下上升到平流层。
放飞与数据分析
在飞行中，Loon的自动化系统可以很好地管理气球，监控数百个与飞行系统性能相关的遥测数据流。自动系统估计气球中的提升气体量，并仔细调整整个飞行过程中的压舱量，以确保当太阳照射气球时气球内部的压力上升时，不会使气球膜承受过大的压力。
导航系统选择的高度可以使气球保持足够的温度，以便在平流层异常寒冷的情况下整夜保持加压。Loon的飞行工程师团队全天候都在密切关注这些气球。人类和自动化之间的这种合作关系确保了他们的飞行活动与发射前进入飞行系统的所有其他工作一样，有利于延长气球寿命。
当飞行结束时，气球会被引导到预先计划的回收区，并在空中交通管制的协调下使用降落伞落到地面。回收团队负责收集这些飞行系统，他们经常需要前往极其偏远的地区去做这件事，比如秘鲁沙漠中。
因为Loon的飞行系统最终会被回收，该公司有独特的机会对整个流程进行分析驱动改进。他们使用的基本上是世界上最大的气球平板扫描仪，来对平流层气球进行成像和分析。当这些图像被记录下来，人类和自动机器学习系统都可以对其进行分析，以生成数据驱动的洞察力。这已经带来了巨大的回报，随着时间的推移，这个数据集将继续帮助提高Loon系统的寿命。
持续飞行312天很重要？
那么，气球在平流层里飞行近一年时间会做什么？Loon主要用它们来提供网络接入服务。Loon曾发布白皮书，讨论了平流层隐藏的巨大机遇。这代表着一个价值数十亿美元的市场，涵盖电信、高分辨率地球观测以及天气预测和建模。为了探索这些新的机会，Loon共同创立了HAPsAlliance，这是一个由电信、卫星、航空和技术公司组成的集团，帮助探索和发展这个新行业。
飞行时间越长，每小时的飞行成本就越低，或者换一种说法，以超低成本完成更多工作的机会就越多。更长时间的飞行可以让Loon的气球到达并停留在通常很难长时间停留的地方，比如太平洋中部。所有这些使得Loon的气球能够将其基站扩展到更多的人和地方，并继续完成他们的使命，即将世界各地的人连接起来。（科技新闻审校/金鹿）
