7月21日，無(wú)人機(jī)領(lǐng)域傳來(lái)一枚重磅消息。Facebook宣布，其全尺寸太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)Aquila已經(jīng)于6月28日成功首航。該無(wú)人機(jī)在低空飛行了96分鐘，飛行時(shí)間超過(guò)Facebook預(yù)期的三倍。因?yàn)橐饬x重大，F(xiàn)acebook創(chuàng)始人兼CEO扎克伯格也親自到場(chǎng)見(jiàn)證了這一時(shí)刻。

對(duì)于無(wú)人機(jī)，大家已經(jīng)不陌生了?；臃倍嗟男⌒蜔o(wú)人機(jī)已經(jīng)走入尋常百姓家。各種重要場(chǎng)合上，總能看到用來(lái)航拍的無(wú)人機(jī)。有快遞公司甚至計(jì)劃利用無(wú)人機(jī)來(lái)送快遞。當(dāng)年某明星向另一明星求婚，也是用無(wú)人機(jī)送的鉆戒。

但目前大家見(jiàn)到或買到的無(wú)人機(jī)，很多采用了鋰電池。其致命問(wèn)題是電池能量密度低，飛行時(shí)間短，續(xù)航能力差，甚至沒(méi)辦法持續(xù)飛行超過(guò)30分鐘。即便是行業(yè)巨頭大疆無(wú)人機(jī)也面臨這個(gè)挑戰(zhàn)。美國(guó)分析師安德魯-阿馬托曾對(duì)媒體表示：大疆的致命弱點(diǎn)在于飛行時(shí)長(zhǎng)，這極大地限制了大疆主導(dǎo)市場(chǎng)的能力。只要有一家廠商生產(chǎn)出比它續(xù)航能力強(qiáng)的無(wú)人機(jī)，哪怕是能飛行一小時(shí)，也會(huì)改變市場(chǎng)格局。”

可以說(shuō)，電池性能決定了無(wú)人機(jī)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，而依靠陽(yáng)光給電池不斷補(bǔ)充能量的太陽(yáng)能芯片及組件的技術(shù)水平、也決定了無(wú)人機(jī)的續(xù)航水平。尋求更高效的太陽(yáng)能芯片及組件來(lái)提高無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力，是所有無(wú)人機(jī)研發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨的共同課題。

因此，F(xiàn)acebook太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的成功試飛，被業(yè)內(nèi)視為一個(gè)重要的里程碑。太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)以取之不盡、用之不竭太陽(yáng)能為驅(qū)動(dòng)力，突破了傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)續(xù)航短的痼疾，是高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的必選動(dòng)力源。白天，太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)依靠表面鋪設(shè)的太陽(yáng)能電池，將太陽(yáng)光輻射能轉(zhuǎn)換為電能，維持動(dòng)力系統(tǒng)、航電設(shè)備及任務(wù)載荷的運(yùn)行，同時(shí)為機(jī)載二次電源充電。夜間，太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)釋放二次電源中的電能滿足夜間飛行的需要。理論上講，如果白天儲(chǔ)存的能量能滿足夜間飛行的需要，則太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)“永久”飛行。

Facebook太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)原理

因?yàn)檠埠綍r(shí)間長(zhǎng)、飛行高度高、覆蓋區(qū)域廣等優(yōu)勢(shì)，太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)可用于軍事偵查、森林防火、地理及環(huán)境監(jiān)測(cè)地、應(yīng)急救災(zāi)通訊，互聯(lián)網(wǎng)通訊等領(lǐng)域，具有非常大的商業(yè)應(yīng)用前景。目前，世界各國(guó)都在爭(zhēng)先研制太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)，爭(zhēng)取在這一領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位。

Facebook已經(jīng)行動(dòng)了。在互聯(lián)網(wǎng)通訊領(lǐng)域，目前全球只有不到一半地區(qū)可以連接互聯(lián)網(wǎng)，16億人生活在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)。太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)互聯(lián)網(wǎng)中繼站憑借建設(shè)及維護(hù)成本低等優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)空中互聯(lián)網(wǎng)信號(hào)向地面的大范圍覆蓋，改變世界信息互聯(lián)模式。Facebook的無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的目標(biāo)是打造高空長(zhǎng)航時(shí)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)中繼平臺(tái)，為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋的地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)。在扎克伯格的計(jì)劃中，F(xiàn)acebook要組建一個(gè)無(wú)人機(jī)編隊(duì)，這些無(wú)人機(jī)將每次在6萬(wàn)英尺高度飛行數(shù)月，讓世界上的偏遠(yuǎn)地區(qū)獲得互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

Facebook打造了堪稱豪華的技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)運(yùn)營(yíng)這一項(xiàng)目:成立了FacebookConnectivityLab實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星等技術(shù)，并從美國(guó)宇航局等航空航天機(jī)構(gòu)挖來(lái)了諸多工程師。2014年，F(xiàn)acebook收購(gòu)了英國(guó)無(wú)人機(jī)公司Ascenta，獲得了諸多重要技術(shù)。2015年，進(jìn)行太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的地面測(cè)試工作。2016年6月28號(hào)，試飛Aquila太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)，首飛成功。

谷歌太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)

另一互聯(lián)網(wǎng)巨頭谷歌也在布局太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)。2014年4月，Google收購(gòu)太陽(yáng)能無(wú)人飛機(jī)制造商TitanAerospace，計(jì)劃為全球提供無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，2015年首次試飛墜毀后繼續(xù)開展研發(fā)，預(yù)計(jì)2016年再次試飛。

瑞士陽(yáng)光動(dòng)力太陽(yáng)能飛機(jī)

除了上述兩位互聯(lián)網(wǎng)巨頭，瑞士陽(yáng)光脈動(dòng)號(hào)也是大名鼎鼎。這是一個(gè)載人太陽(yáng)能飛機(jī)平臺(tái)。2010年7月，太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)成功實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷飛行。但“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”飛行后發(fā)現(xiàn)存在許多性能瓶頸，更重要的是引來(lái)“無(wú)實(shí)用價(jià)值”的質(zhì)疑。

漢能美國(guó)硅谷薄膜太陽(yáng)能電池

目前，世界上大型太陽(yáng)能飛機(jī)采用的太陽(yáng)能電池主要為兩種類型，單晶硅電池和薄膜砷化鎵電池。太陽(yáng)能飛機(jī)對(duì)于光伏電池的要求有如下幾點(diǎn)：?jiǎn)挝幻娣e輸出功率，單位面積重量，可靠性（尤其是易損性）。

對(duì)比來(lái)看，世界上可量產(chǎn)的最好的單晶硅電池的效率在22%左右，也就是每平米輸出功率220瓦左右；每平米重量為500克左右；瑞士“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”太陽(yáng)能動(dòng)力飛機(jī)采用的就是第一代單晶硅薄膜太陽(yáng)能電池，1.7萬(wàn)塊晶體硅太陽(yáng)能板覆蓋在機(jī)身上提供動(dòng)力。與薄膜太陽(yáng)能電池相比，其太陽(yáng)能板光電的轉(zhuǎn)化效率上升空間小，同時(shí)太陽(yáng)能板的重量較重，造成其單位面積動(dòng)力提供能力上升空間較小。而且它體型龐大，重量達(dá)2.3噸,相當(dāng)于一輛小汽車的重量。為保證足夠的太陽(yáng)能板面積，翼展達(dá)到了72米,比波音747客機(jī)還要寬。因此，陽(yáng)光脈動(dòng)號(hào)的研發(fā)人員也在尋找質(zhì)量更輕、效率更高的太陽(yáng)能電池。

現(xiàn)在世界上最好的薄膜砷化鎵電池的量產(chǎn)效率已達(dá)到30%左右，每平米可輸出300瓦，每平米重量不到200克。薄膜砷化鎵電池的輸出功率高出單晶硅電池30%以上，單位面積重量?jī)H為其的40%，是太陽(yáng)能飛機(jī)動(dòng)力來(lái)源的不二之選。并且，薄膜砷化鎵電池的柔性可彎折性，相對(duì)于易碎的單晶硅電池來(lái)說(shuō)，更能適應(yīng)太陽(yáng)能飛機(jī)時(shí)的特殊工況需要。

Facebook的太陽(yáng)能飛機(jī)Aquila無(wú)疑會(huì)采用高效的薄膜太陽(yáng)能電池，這種電池為無(wú)人機(jī)提供強(qiáng)勁動(dòng)力，并大幅減少了重量負(fù)擔(dān)。太陽(yáng)能芯片及組件占據(jù)了無(wú)人機(jī)質(zhì)量的大約一半，因?yàn)楸∧ぬ?yáng)能電池重量輕，Aquila雖然翼展接近波音737飛機(jī)，但重量?jī)H有453公斤；理論上一次可以飛行至多3個(gè)月時(shí)間，速度達(dá)到每小時(shí)120公里。開啟巡航模式，耗電僅為5000瓦，功耗僅僅相當(dāng)于三個(gè)頭發(fā)吹風(fēng)機(jī)或者一臺(tái)微波爐。

那么問(wèn)題來(lái)了，為Facebook太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)提供太陽(yáng)能電池的供應(yīng)商是誰(shuí)呢？有媒體分析報(bào)道稱，Aquila使用的太陽(yáng)能動(dòng)力芯片及組件來(lái)自中國(guó)廠商漢能。漢能是目前全球大型的太陽(yáng)能薄膜發(fā)電企業(yè)，技術(shù)和規(guī)模全球均第一，其研發(fā)生產(chǎn)的薄膜砷化鎵轉(zhuǎn)化率高達(dá)31.6%。截至2016年2月，漢能在全球擁有專利申請(qǐng)1319件，其中60%為發(fā)明專利。7月2號(hào)，漢能一口氣推出了四款全太陽(yáng)能汽車，引發(fā)轟動(dòng)。

能拿來(lái)佐證漢能向Aquila供貨的依據(jù)是2015年年報(bào)中的一段表述：“市場(chǎng)方面，主要完成了部分戰(zhàn)略性大客戶的訂單，如交付全球知名企業(yè)高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的電池產(chǎn)品訂單。”另一篇報(bào)道則顯示：“在海外，漢能薄膜發(fā)電子公司GSE美國(guó)工廠已經(jīng)開始ICI子模組和標(biāo)準(zhǔn)化組件銷售，另一家漢能子公司AltaDevices已完成部分戰(zhàn)略大客戶訂單，交付了全球知名社交企業(yè)高空長(zhǎng)航無(wú)人機(jī)砷化鎵電池產(chǎn)品”。這些描述已經(jīng)一目了然。

如前文所述，電池技術(shù)的發(fā)展水平?jīng)Q定了無(wú)人機(jī)的發(fā)展水平。進(jìn)而言之，太陽(yáng)能電池的發(fā)展水平?jīng)Q定了無(wú)人機(jī)的發(fā)展水平。可以預(yù)見(jiàn)，隨著人們對(duì)太陽(yáng)能飛機(jī)技術(shù)發(fā)展的需要，各家無(wú)人機(jī)公司都會(huì)尋求質(zhì)量更輕、效率更高的太陽(yáng)能電池。那些技術(shù)領(lǐng)先，提供高效、輕質(zhì)薄膜太陽(yáng)能電池芯片的企業(yè)，無(wú)疑會(huì)收獲無(wú)限商機(jī)。

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