谷歌氣球項目遭慘敗，建立全球移動互聯網，靠譜嗎？_風聞

大家好，我是觀察者網《科工力量》欄目主播，冬曉。多年前，谷歌的一羣工程師提出，通過高空氣球為全球提供無線互聯網連接，該計劃一度受到中國人熱捧。“我們將迎來高速、免費的網絡”、“可以隨時隨地不受限制地自由上網”，各種言論不絕於耳。

但最近，現實似乎給了這些人致命一擊。不久前，谷歌母公司Alphabet證實，將關閉互聯網氣球項目Loon。用氣球來打造無線互聯網到底靠不靠譜？谷歌氣球項目為何無疾而終？人類能建立起跨越全球的移動互聯網絡嗎？本期我們就來聊一聊這個話題。 

當今社會，互聯網是大家生活中不可分割的一部分，就和自來水和電一樣，已經成為生活基礎設施的一部分。但顯然這種基礎設施的普及率還不高。根據聯合國教科文組織，寬帶可持續發展委員會的報告：全球70億人之中，還有超過36億人因為各種原因而無法使用互聯網。

造成這一現實的原因是，我們目前使用的互聯網還非常依賴基站，而建設基站，在部分地區是老大難的問題。在之前討論美國電信網絡的那期視頻中，我們聊到，美國出了城信號就變差，很重要的一個原因就是美國運營商不願意在人少的地方鋪設基站，因為成本收益划不來。

作為發達國家的美國尚且如此，對於其他更多的發展中國家、不發達國家來説，這個問題就更嚴重了。哪怕是以基建著稱的中國，也不敢説每一片戈壁沙漠、深山老林裏都有信號。

這還只是陸地上情況，我們生活的地球表面有70%的面積都是海洋。目前，這些地區基本都是盲區，人類在海上的通信，很大程度上依賴無線電、海事衞星電話。當海員在茫茫大海上飄蕩時，隨時隨地暢快上網，仍然只是夢想。因此，對我們來説，上網不便是一個很大的問題。對通信企業來説，解決上網不便，就成了一個很大的商機。當然，對科工來説，上網容易，熱門難，解決問題要靠B站一鍵三連。

有商機，就會有企業想抓住。陸地基站很多地方鋪設不易，自然就有人想到，是不是可以讓基站“飛起來”？於是，有些公司就開始了這方面的嘗試，比如我們的老朋友埃隆馬斯克，他提出了雄心勃勃的“星鏈”計劃，要把成千上萬顆衞星送入太空。

而谷歌，想到的解決辦法則是氣球。為了實現這個目標，谷歌X實驗室於2011年開始內部試驗，2013年6月正式啓動了Loon項目，該計劃用飄浮在平流層的大型氦氣球，搭建一個無線網絡。

雖然名字叫作氣球，但谷歌使用的氣球和我們日常所見的氣球有很大的不同：它採用了類似南瓜型的設計，屬於超壓氣球的一種，表面材料採用了0.076毫米厚的聚酯薄膜，平攤面積有網球場那麼大，在高空超壓情況下，也能保證結構的強度。在地面完全充氣後，氣球直徑可以達到1米，高度達12米，可在距地面20公里的平流層內飛行。它還內置太陽能電池板、GPS定位設備，無線電收發器、環境檢測器等設備，可攜帶設備的設備總重量達到了10公斤。 

與那些用完即扔，運動軌跡完全看天吃飯的氣象氣球相比，谷歌氣球在技術上也有很多創新。在平流層高空，谷歌氣球可以主動調節高度、位置，還能進行回收。更厲害的是，雖然谷歌氣球沒有動力，卻可以通過充放氣來調整氣球的高度，並藉助風力到達指定的位置。

當然，為了實現可靠的位置調節，谷歌需要對高空風向有精確的預測。為此，谷歌氣球使用了一套模型，根據美國國家海洋和大氣管理局提供的數據，配合一套算法來調節氣球高度，使氣球始終處於合適的風向風力層。谷歌的機器學習技術也用在了這上面。

在一系列技術的加持下，谷歌可以控制多個氣球的移動位置，保證特定地區信號的覆蓋率。地面還可以遠程控制氣球到指定地點降落，自帶的降落傘可以幫助其安全下降和着陸，以便於進行維護。

看到這裏也許有人想要問，為什麼谷歌沒有用繩子把氣球固定在一個位置？確實，當初在策劃時有人提出過這個想法，但最後被否定了，原因是帶尾巴的氣球需要考慮與風力對抗的問題，這無疑會增加氣球的重量，並且還限制了移動。

就像谷歌X實驗室所説的：“我們希望氣球飛到那些地面需要網絡的區域”。為了這一套上天的“基站”系統，谷歌開發的可不只有氣球本身。為了提高氣球生產製造效率，谷歌專門研製了自動化直熱式熱合機，大大減少了人工。 此外，谷歌還開發了氣球的自動發射台，每隔30分鐘就可以把氣球安全發射到平流層。

一直到這裏為止，事情似乎都很順利。按照當時某些國內自媒體的描述，我們似乎馬上就能用上“環繞全球”的 “高速”網絡，“自由免費”地上網了？很可惜，以上設想一個都實現不了。確實，在最初的設想中，谷歌是計劃把大量的氣球發射到平流層中，就像馬斯克的星鏈計劃一樣，讓它們漂浮環繞地球，組成一個網絡。

但這一方案所需要的氣球太多了，粗略估算大概需要幾千個氣球，成本太高；加上全球平流層的鋪設牽涉到各國領空的飛行許可，政策難度太大，很快下馬。谷歌的新方案是使用一小組氣球編成一個小型網絡，服務特定的地區。這樣既節省了氣球，也避免了政策上的麻煩——畢竟只要獲得某一國家或地區的許可，就可以在指定地區提供上網服務了。

那麼這種上網服務的速度如何呢？如果你要將它和我們現在所用的5G網絡相比較，恐怕要讓你大失所望。前面我們説了谷歌氣球其實就是就一個飄在空中的基站，起到的是通信中繼的功能，比起你和地面基站之間的距離，氣球太遠了，你難道還指望它的網速超過地面基站？

而且現行的無線傳輸的速度，能超過有線的光纖入户嗎？都不可能。當然，它的速度比起海事衞星來説，還是快上不少的。按照谷歌的説法，谷歌氣球可以給相應區域提供的無線網絡連接速度約為10Mbps，這一速度大約與3G時代的WCDMA通信速度相當。

那我是否可以在家隨時隨地“自由免費”上網呢？很可惜，還是不行。谷歌氣球採用2.4GHz和5.8GHz頻段，按照國際通信聯盟無線電通信局規定，這是一個可以用於工業，科學和醫用領域無需許可證的頻段，確實可以避開審批。

但它並不支持Wi-Fi，因此你的智能手機不能直接連上網絡，你需要在房屋外部專門安裝天線接收信號。這有點類似我們熟知的衞星電視天線，也就是俗稱的“天線鍋”。

具體操作上，谷歌把當地的電信運營商的信號從地面基站傳輸到最近的氣球，當你需要上網時，通過天線發送信號，這個氣球就幫你連上陸地上的本地互聯網。那我們就知道“免費”是天方夜譚了，當地運營商維持地面設備要花錢、谷歌製造、發射、維護自己的氣球也要花錢，怎麼可能給你免費呢？ 

我這個話或許還是絕對了。作為全球在線廣告業務的巨頭，谷歌以極低甚至免費的虧本價格提供通信業務，也不是一定不行。畢竟多一個互聯網用户，就多一份收益，這種模式我們見多了，是不是？花錢多培養一些互聯網用户，這個買賣對谷歌來説，還是划得來的。

但問題在於，谷歌氣球項目一直沒能迎來自己真正的用户羣。更多的時候，它只是充當救火隊員的角色，比如颶風瑪利亞襲擊波多黎各地區時，谷歌氣球幫當地恢復了網絡。在秘魯洪災中，它提供了網絡支持。

而在商業化方面，谷歌氣球於2018年在肯尼亞宣佈啓動商業互聯網服務，但真正部署要到2020年，這些氣球從波多黎各起飛，利用 “平流層上的漂流風所允許的最快路線”，穿越6800英里，到達肯尼亞。這種操作方式顯然很難談得上盈利，主要還是為項目積累更多經驗。

但Alphabet等不起了，在現實和盈利兩方面的壓力下，Loon項目最終被關閉。  在宣告失敗的公告裏，項目負責人坦言：“尋找商業可行性的道路，比我們預期的更長”。肯尼亞的部署也將在3月份結束。谷歌表示：會為受到影響的肯尼亞人提供1000萬美元的賠償。

實際上，谷歌因難以商業化，關閉的項目，並非Loon一項。此前，谷歌的風箏發電項目、從海水中產生清潔燃料項目，都因為同樣的原因被關閉。按類型來看，Loon也不是第一個失敗的宏大通信計劃，在它一眾同類中，摩托羅拉的銥星是最著名的一個。

作為曾經的通信巨頭，摩托羅拉準備發射幾十顆衞星覆蓋全球。由此建立一個全球性的的無線通信網絡。因為計劃設計之初準備發射77顆衞星，和銥元素的電子數量一致，所以該計劃被稱為銥星。這個計劃在工程上走的比谷歌氣球更遠。

全球性的通信網絡在1998年建立，但由於衞星發射成本很高，項目成本居高不下，能用得起銥星服務的客户寥寥無幾。項目血虧，最終被美國軍方接盤。摩托羅拉後期的頹勢，可以説和銥星計劃的慘敗有着密切的關係。 

雖然Loon項目和銥星都沒有成功，但是人類對全球通信業務的探索不會終止。谷歌放棄了送氣球上天，馬斯克的放衞星還在繼續。根據馬斯克的星鏈計劃，將在近地低軌道和300多公里的更低軌道，發射接近12000顆低軌衞星，從而為全球客户提供高速寬帶互聯網服務。

這一數字超過了人類目前發射衞星數量的總和。當然，我們中國的科學家也沒有閒着，中國航天科工集團同樣拋出了“虹雲工程”，計劃發射156顆衞星，建立一個星載寬帶全球移動互聯網絡，工程首星已經在2018年12月成功發射並進入預定軌道。

對於低軌衞星通信的這一熱潮，中國信息通信科技集團副總經理、無線移動通信國家重點實驗室主任陳山枝博士曾在接受採訪時表示，由於低軌衞星通信的成本和應用地理位置、通信接入點區域密度沒有直接相關性，因此在低密度用户接入場景下更具優勢；同時，在地震、海嘯等嚴重自然災害發生時，地面基站受到嚴重破壞的情況下，也可以得到很好的應用。 

但他同時指出，任何事物都有兩面，低軌衞星通信也不例外。由於衞星與地面終端的通信距離、功率密度、多天線部署等受到較多限制，衞星通信的頻譜效率遠低於同期的蜂窩移動通信系統；如果想要實現類似5G的總通信容量，服務全球網民，那需要幾百萬顆低軌衞星密佈在全球城市帶及附近上空的近地軌道。這顯然相當困難。

不過，不管前路有多漫長，相信隨着人類的不斷探索和技術的持續發展，終有一天，人類可以實現在地球上任意角落，享受互聯網服務的夢想。