平流层上的科技故事：高空平台 HAPS 科普

作家费尔南多・佩索阿在《惶然录》中提到，我只游历自己的第八大洲，无需旅行，我的航程比所有人的都要遥远。所以这个五一，我们也希望短暂化身成“第八大洲”，带大家一起漫溯，那些目前无法亲身抵达的远方，正在发生怎样的科技风景。

第一站，我们来到地球上最难抵达的大陆之一 —— 非洲。不过这一次，看到的不是地面上的产业风景，而是平流层上的科技故事。

平流层的“奇葩”

一直以来，非洲都是一个极具两极化色彩的土地。这里是古文明的发祥地，也是血与火的战场；有着丰富的能源矿藏、极尽奢华的享受，也生存着可怕的埃博拉病毒、满目疮痍的贫困和疾病。我们常感觉非洲是被科技忽视的角落，却忘了这里也是全世界发展最有潜力的大洲，总体经济增长率超过了世界平均水平，东部地区的 GDP 增长率达到 7.1%。疫情爆发之前，埃塞俄比亚以每年 10.3% 的国民生产总值增长吸引了全球诸多创业者的关注。尤其是在空基网络中，非洲的角色不容小觑，成为许多行业龙头心中的“圣地”。高空平台（HAPS，High Altitude Platform Station），按照国际电信联盟的定义，指的是在将基站安装在离地面上某一确定地点 20-50 千米高（即平流层）的物体上，比如飞艇、气球、无人机等，部署成本相对更低，在相对温和的平流层，也不易受到极端天气、空中交通、太空辐射等环境因素的干扰，被视为宽带连接服务不足地区的绝佳替代方案。

而高空平台的首次商业化，正是在非洲肯尼亚进行的。2020 年，谷歌的热气球互联网项目 Loon 与肯尼亚电信服务商 Telkom Kenya 合作，让一些最偏远的村庄和城镇也能够以“市场价格”获得 4G 服务。软银公司旗下 HAPSMobile 就在卢旺达开展 HAPS 联合研究，使用太阳能无人驾驶飞机系统（UAS）进行示范飞行，提供 4G/5G 网络连接。而不少非洲国家政府和产业组织对 HAPS 创新性研究及技术试验的积极态度，远超英国、亚洲等同样存在大量偏远村镇的地方。2019 年 Loon 的气球发射升空，很快就于 2020 年 3 月获得监管部门批准，开始开展其商业业务，比起欧美对无人机商业项目动辄数年的审查要友好太多。

整体数字化根基薄弱、却孕育出一棵“奇葩”，事情到底是怎么发生的？或者说，为什么这么多电信巨头都如此看好非洲的平流层生意？

落后的力量

首当其冲的，自然是商业价值驱动。NSR 最新一期的高空平台报告中预测，到 2030 年，HAPS 服务将产生约 40 亿美元的累计收入。经济价值从哪里来？当前产业的普遍共识，认为通信网络和遥感应用会是 HAPS 初期商业蓬勃发展的主要驱动力。而在需要连接的市场中，非洲显然潜力巨大。目前，非洲可以说是移动连接最不发达的地区，移动连接覆盖率为 70%。世界银行的报告指出，非洲大陆还需要增加 25 万个新的基站和 25 万公里的光纤，或者其他创新，来实现普遍宽带连接。将撒哈拉以南非洲与互联网连接起来，仍然是政府的一大挑战。而 HAPS 的高度和覆盖面积，正适合密集度低的非洲市场特性。举个例子，在 2013 年利比里亚埃博拉疫情期间，世界卫生组织在开展宣传活动时，由于宽带普及率不足，很难挨家挨户地宣传并追踪联系人，这导致利比里亚政府与美国国际开发署（USAID）合作在蒙罗维亚周围部署光纤，花了大约两年时间才连接 100 多个基站，来降低未来疫情爆发的风险。而如果采用 HAPS 部署的话，只需几周就能连接到利比里亚最偏远的地区。

除了个人市场的连接需求之外，非洲国家的金融科技、互联网创新应用等日益增多，网络成为非洲经济一项至关重要的服务，许多学校和工作的日常活动正在向网上转移。伴随着新冠疫情的到来，数字连接与经济增长之间的强相关性，也成为按住非洲发展最直接的手段。在一些非洲特大城市的智慧城市项目中，低延迟的 HAPS 能够发挥重要作用，来支持高清视频会议、远程医疗、在家工作和学习的关键应用。

与庞大的市场需求相对应的，还有 HAPS 在成本上的相对优势。受经济程度所限，商业机构对于一些基础设施如铁塔、轨道星座等的投资成本很敏感，很难收回成本，并不愿意投资。而与卫星动辄数千万甚至上亿英镑的成本相比，一个 HAPS 装置如 Zephyr 的飞艇，据说成本只需要 430 万英镑，并且不需要大规模的挖掘和电缆铺设，省时省力、部署敏捷，在商业上展现出了更强的生存能力。比如一些细分市场（如智能采矿或农业），往往需要复杂且昂贵的网络来服务。这时候 HAPS 的替代性优势就更明显了。

更重要的是，由于数字化进程相对缓慢，非洲不像欧美市场那样对数据主权有极高的敏锐度，对于需要在高空以无人机、飞艇、气球等作为基站的 HAPS 来说，管制政策更加友好。欧洲航天局通信系统工程师胡安・利扎拉加・库比洛斯就认为，对于 HAPS 来说“法规是最大的障碍”。在第二次非洲电信联盟 ATU 会议中，就强调了协调整个 ATU 成员国的监管框架，为 HAPS 提供快速部署的创新服务，促进在非洲大陆部署 HAPS。这样的非洲，自然更容易吸引 HAPS 企业前来试水。

云翳的阴影

看起来，HAPS 在非洲的前途是一片光明。但公允地说，现实并不理想。

比如 Loon 就发现 HAPS 要实现商业化，非常困难。Loon 项目的首席执行官威斯特加斯在博客中写道，想要连接偏远地区的用户，现有技术方式依然昂贵，无法支撑起长期业务发展。

这也使得人们直接认识到，对急于出售服务、实现商业回报的 HAPS 企业来说，非洲市场并不如想象中美好。

互联网联盟（A4AI）的执行董事索尼亚・豪尔赫就将 Loon 的失败，归结为谷歌母公司过分看好市场和对回报的不合理要求。

当然，指责谷歌母公司字母表过于功利，也有些严苛了。毕竟 HAPS 的技术上限非常高，开发根本性的新技术并不容易，数十年来 HAPS 的技术突破并不巨大。大多围绕在航空设备的微型化、高性能太阳能电池等方向上，一直没有取得根本性突破。Facebook 研发的由太阳能驱动的 Aquila 无人机，就在 2018 年被放弃。

对比轨道卫星，SpaceX 回收火箭的技术，明显降低了商业航空成本，而卫星在寿命到期后还可以直接在大气层燃烧销毁，不必担心高空气球等装置的坠落隐患，直接成为有力的市场竞争者。

除了技术和商业上的不明确，来自政府层面的不确定性，也让非洲市场蒙上了一层阴翳。

要知道，连接最偏远的人群不仅需要网络基础设施，还需要一个促进创新和鼓励投资的监管环境，而非洲很多国家的不稳定局势、法律法规的空白、繁杂的官僚作风等，都让人们对于政府与运营商、企业来共同克服障碍、提供移动服务心存疑虑，这也会直接导致对网络项目的投资不足，从而让 HAPS 项目延期。

在全球共同走向第四次工业革命的进程中，没有被连接到网络的偏远人群，依然值得我们和科技产业的关注。

高空平台 HAPS 是弥合数字鸿沟的答案吗？需求是毫无疑问的，但非洲这片土地许诺给 HAPS 的并不只有平流层的温和舒适，还有矛盾中的冲撞与激荡。

当地理和疫情阻隔了几大洲人类在现实中相逢，幸好还有科技，让我们有希望在虚拟世界中重逢。