Sceye成立于2014年。2019年1月，全球公共衛(wèi)生公司和LifeStraw的前首席執(zhí)行官維斯特加德從這兩家公司離職，加入Sceye專門負(fù)責(zé)HAPS業(yè)務(wù)拓展。
Sceye公司目前致力于開發(fā)可在65000英尺(19812米)高空長(zhǎng)時(shí)間停留約65天的平流層飛艇 - HAPS (High Altitude Platform Stations)，可用于監(jiān)測(cè)作物狀況、氣候變化和人員運(yùn)輸。該飛艇還可以改善無(wú)人機(jī)、飛機(jī)、衛(wèi)星之間的通信鏈接，并擴(kuò)展寬帶。
三年來(lái)，Sceye在新墨西哥州擁有了一席之地，在羅斯韋爾和莫里亞蒂兩個(gè)機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了大部分創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)。該公司現(xiàn)在已決定將其生產(chǎn)基地也設(shè)在新墨西哥州。
Sceye公司開發(fā)了最先進(jìn)的超輕高強(qiáng)囊體材料，與其它飛艇使用的材料相比，通過采用耐候?qū)拥南冗M(jìn)層壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)了重量的極大減輕，氣密性提高1500倍，同時(shí)具有抗紫外線和臭氧功能。
儲(chǔ)能系統(tǒng)采用了先進(jìn)的鋰硫電池，能量密度超過400瓦時(shí)/千克，比最好的電動(dòng)汽車提高2倍以上的能量密度。太陽(yáng)能電池采用了減重85%的銅銦鎵硒電池和減重50%的砷化鎵電池。飛艇白天由太陽(yáng)能供電，晚上由鋰硫電池供電。
圖2 美國(guó)sceye公司飛艇出庫(kù)情況
據(jù)Sceye公司官網(wǎng)報(bào)道，該公司的平流層飛艇2021年開展了兩次高空飛行試驗(yàn)。
2021年5月19日星期三上午11點(diǎn)20分在羅斯韋爾發(fā)放升空，并于當(dāng)天下午1點(diǎn)30分安全著陸。為了確定其系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接范圍，該公司進(jìn)行了測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)LTE技術(shù)允許的范圍為100公里;Sceye的系統(tǒng)在LTE OpenRAN架構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了40公里，創(chuàng)造了新的紀(jì)錄。Sceye的組合技術(shù)為“真正的公平接入”開辟了一條新的道路，它可以為27000平方英里區(qū)域內(nèi)的所有固定和移動(dòng)用戶提供高速寬帶。
2021年10月30日，Sceye公司的無(wú)人平流層平臺(tái)于上午8:55從新墨西哥州發(fā)放，并于下午1:05安全著陸。這次推出的是Sceye測(cè)試計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃旨在將高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)擴(kuò)展到未服務(wù)和服務(wù)不足的人群中以達(dá)到跨越數(shù)字鴻溝的目的。Sceye正在為其客戶進(jìn)行這些演示，其中包括世界上最大的私營(yíng)電信運(yùn)營(yíng)商之一，新墨西哥州經(jīng)濟(jì)發(fā)展部(EDD)和一個(gè)專注于在納瓦霍部落提供100%寬帶連接的電信運(yùn)營(yíng)商聯(lián)盟。
Sceye首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人維斯特加德說(shuō):“我們已經(jīng)達(dá)到了另一個(gè)里程碑，證明寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接是可能的。隨著今天連接的實(shí)現(xiàn)，我們有信心可以利用我們的高度和遠(yuǎn)程擴(kuò)展能力使寬帶服務(wù)覆蓋到服務(wù)不足的地區(qū)。”演示證明系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施已就緒，并已證明HAPS能夠成功連接到地面設(shè)備。這是首個(gè)采用3D波束形成技術(shù)的有源陣列天線，它可以直接從平流層連接到地面上的智能手機(jī)。在飛行過程中，該公司進(jìn)行了一輪測(cè)試，以改善其系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接范圍。標(biāo)準(zhǔn)的LTE技術(shù)允許射程為100公里。Sceye的系統(tǒng)已經(jīng)超過了這一標(biāo)準(zhǔn)，成功連接到了140公里外的直升機(jī)上。由于獨(dú)特的低壓低溫環(huán)境，從平流層成功地重復(fù)遠(yuǎn)程測(cè)試是非常重要的。
雖然沒有提具體的飛行高度，但從視頻中的地球曲率看，應(yīng)該是達(dá)到了接近20km的高度。
Sceye還與美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)、EDD和新墨西哥州環(huán)境部合作，對(duì)新墨西哥州的空氣質(zhì)量進(jìn)行了為期五年的監(jiān)測(cè)研究。Sceye公司的HAPS將以1-2米的分辨率跟蹤甲烷排放，使它們能夠確定污染水平，并確定排放者的精確位置。
sceye公司的HAPS平流層飛艇采用了大量先進(jìn)技術(shù)，并在國(guó)際上、甚至在中囯專利局都申請(qǐng)了諸多專利，其中主要是在平流層飛艇的囊體材料、儲(chǔ)能電池和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面。
其中有一條專利受到業(yè)內(nèi)人士關(guān)注——平流層飛艇總體設(shè)計(jì)方面獨(dú)創(chuàng)的束帶式艇體結(jié)構(gòu)。(專利名稱：《圍繞艇體固定有束帶結(jié)構(gòu)的飛艇構(gòu)造和方法》中國(guó)專利號(hào)：CN 109890698 A 申請(qǐng)公布日：2019.06.14)
該專利主要的發(fā)明特點(diǎn)是：采用一種用碳纖維制成的束帶組成兜狀圍繞充氣的飛艇囊體掛帶太陽(yáng)能電池以及飛艇動(dòng)力系統(tǒng)支架等飛艇外掛組件。當(dāng)飛艇氣囊放氣收縮時(shí)可以將氣囊與兜狀束帶以及掛帶的太陽(yáng)能電池和其他外掛組件脫離。而裝載束帶時(shí)只需將束帶套上氣囊并將氣囊充滿氣體即可。通俗的比方就如戰(zhàn)術(shù)馬甲一樣可以進(jìn)行方便的穿卸。這種方法便于飛艇的組裝集成。同時(shí)束帶還可以部分增強(qiáng)飛艇囊體的強(qiáng)度。飛艇上的電纜也可以嵌入進(jìn)束帶集成走線并在束帶上預(yù)留插接座。
圖3 束帶組成的兜狀物件
圖3中，12為太陽(yáng)能電池、8為束帶、10為動(dòng)力支架。
圍繞艇體的束帶結(jié)構(gòu)用來(lái)搭載太陽(yáng)能電池、儲(chǔ)能電池、螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和電子設(shè)備吊艙等，以免上述負(fù)載直接連接到囊體上，在飛行擾動(dòng)下造成艇體局部應(yīng)力過大，產(chǎn)生囊體破損，導(dǎo)致氦氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。因此，束帶結(jié)構(gòu)沒有延伸穿過艇體材料，而只是鄰接艇體的外側(cè)。
束帶結(jié)構(gòu)包括可彎曲環(huán)帶，其圍繞艇體并圍繞縱軸延伸成環(huán)。該環(huán)帶設(shè)置距離前端一定距離處，例如相當(dāng)于艇體的總長(zhǎng)度的25%到50%之間，此長(zhǎng)度沿縱軸測(cè)量。
根據(jù)其專利權(quán)要求所述的飛艇，其特征在于，所述束帶結(jié)構(gòu)(3)的可彎曲材料為包括紗線的紡織材料，其中電導(dǎo)體設(shè)置為所述紡織材料的一部分，電導(dǎo)體為與紗線交織或針織或刺繡在紡織材料中的導(dǎo)線；織物包括接觸位置，在接觸位置存在導(dǎo)線和電池或太陽(yáng)能電池或發(fā)動(dòng)機(jī)之間的電連接，其中在所述位置，導(dǎo)線局部地延伸出織物之外；所述導(dǎo)體(13)被印制或?qū)訅涸谒鍪鴰ЫY(jié)構(gòu)的可彎曲材料上。
由于在sceye公司的放飛試驗(yàn)飛艇照片以及錄像上目前尚未看到有束帶組成的兜狀物件，所以該發(fā)明有可能是sceye飛艇系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)的方案之一；但從系統(tǒng)總體頂層設(shè)計(jì)的角度，艇體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞，直接影響飛艇在平流層長(zhǎng)時(shí)駐空飛行的性能和應(yīng)對(duì)4個(gè)平衡（溫壓平衡、浮重平衡、推阻平衡、能源平衡）的能力。
圖5 安裝在束帶上的動(dòng)力支架
圖6 嵌入束帶的電纜線
對(duì)該專利分析可以得出，該束帶的結(jié)構(gòu)雖然設(shè)計(jì)獨(dú)特，巧妙新穎實(shí)用性強(qiáng)，但其弊端也較明顯，即要求軟式飛艇將一直處于較大的飛艇內(nèi)外正壓差之下，在零壓差或負(fù)壓差下束帶不但不起作用反而會(huì)起到反作用，軟束帶支撐不起來(lái)附在上面的設(shè)備，束帶內(nèi)部的電源線也將會(huì)被撕裂。關(guān)于飛艇的構(gòu)造存在多種方案。進(jìn)入21世紀(jì)的大型飛艇發(fā)展基本形成了2條明確的技術(shù)路線。一是球式一次性非保形單囊體飛艇；二是往返式成形多囊體飛艇。由于平流層飛艇是浮空器十飛行器的組合，分別遵循空氣靜力學(xué)原理和空氣動(dòng)力學(xué)原理；因此前者可以看作以浮空器作為抓手，后者可以看作以飛行器作為抓手，帶動(dòng)平流層飛艇發(fā)展的不同技術(shù)路線。sceye飛艇采用的束帶式艇體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較好地解決了飛艇載荷合理布局問題，同時(shí)又便于工裝集成，不失為一個(gè)好的創(chuàng)意構(gòu)思方案。
參考文獻(xiàn)：
文史高科：美國(guó)Sceye公司的平流層飛艇取得進(jìn)展，并在中國(guó)申請(qǐng)多項(xiàng)專利
首發(fā) | 浮空器——空中巨無(wú)霸或?qū)⒅卣剐埏L(fēng)并演繹新傳奇
