Google的氣球

吉安

“Google氣球”項目在今年6月公布時引起了業(yè)界廣泛地關注。

解讀“Google氣球”項目

2012年10月的一天，美國肯塔基州派克縣的天空出現一個閃光的物體，但大家都不清楚這個物體是何物，甚至有報警電話打到了當地警察局。

幾天后，名為《天空中的神秘物體引發(fā)居民關注》的文章為大家揭開了面紗，當地電視臺做了報道，就連CNN也派出了記者團隊。

是外星人造訪地球嗎？事情的真相是什么？外界對此爭論時，Google高管里奇·德瓦奧卻穩(wěn)穩(wěn)地坐在加州山景城的會議室通過YouTube觀看自己的杰作。這個神秘的發(fā)光物體，正是由他帶領的Google團隊的杰作，是“Google氣球”項目的一場測試。

目前，全球網民大約有27億，未過全球人口總數的一半。在互聯網迅速發(fā)展之時，Google期望把網絡體驗帶給更多的人。這個期望也符合Google的戰(zhàn)略利益，只要上網就有機會接觸并使用Google的產品。

“Google氣球”項目中，約1.8萬米的高空漂浮著數千個太陽能高壓氣球，通過無線網絡與地面基站連接，彼此傳遞信號。每個漂浮的太陽能高壓氣球都可以作為下方直徑約40公里區(qū)域內的無線基站。在信號覆蓋的地區(qū)中，只要使用Google提供的天線，就可以通過一種升級版的WiFi技術上網。只需要很低的成本，就能為偏遠地區(qū)提供網絡服務，這個嘗試太了不起了。

“登月計劃”與Google X

經過兩年的研發(fā)和測試，2013年6月15日，Google在新西蘭基督城正式啟動“Google氣球”項目。太平洋上空漂浮著30個裝有天線的太陽能高壓氣球，為當地約50個家庭提供臨時上網服務。在未來，50這個數字是否能夠擴大為5萬？500萬？5億？甚至數十億？這正是Google希望的，為了推動項目的發(fā)展，將“Google氣球”加入到高風險、高回報的“登月計劃”中。“登月計劃”由Google X部門負責，其中包含無人駕駛汽車、Google眼鏡等項目。

Google X擁有一支“快速評估”團隊，它最主要的任務是對各種理念進行分類，將可能成功的瘋狂創(chuàng)意與完全無法成功的瘋狂創(chuàng)意區(qū)分開。通過平流層空氣球提供無線上網服務的創(chuàng)意是由德瓦奧負責的。Google創(chuàng)始人拉里·佩奇對這個創(chuàng)意非常關注，時常會在會議中提起。Google X實驗室負責人非常清楚，只要是佩奇感興趣的項目，通常都能獲得資金的支持，所以他和眾多技術專家早在幾年前就開始思考氣球通訊技術的前景。

項目還未正式開始，開發(fā)團隊就遇到了難題，那就是氣球會受制于風向的變化。如果讓氣球固定在某個位置，就必須通過外力對抗風力，但這是很難實現的。曾設想用太陽能飛艇，但在2011年首次測試中，“高空長耐久力示范機”原型卻未能通過測試，最終被迫降落在賓夕法尼亞的一處叢林里，類似的測試也從此停止了。

德瓦奧將想象力發(fā)揮到了極致，他決定放棄需要巨大能量抵抗風力的巨型氣球，轉而采用體積更小，價格更低的氣象氣球。這種氣球最多能夠在高空停留40天，并且能夠環(huán)繞地球飛行。德瓦奧的想法就是“為什么不能放飛一組氣球呢？這樣可以覆蓋整個地區(qū)?！钡@一設想存在一個明顯的缺陷，那就是這種氣球在長達數周的環(huán)球飛行時，是無法控制方向的。方案討論時，提出通過調整氣球的高度來利用風流。通過控制氣球的升降，使它處在我們所期望的風向區(qū)域中。只需分析過去和現在的海量風流數據，就能找到規(guī)律。數據可以從美國國家海洋和大氣管理局獲得。

數據分析對Google來說不難，借助恰當的氣象學知識、超強的模擬技術和龐大的計算資源，就可以讓氣球進入理想的軌道。這與借助風力航行的帆船進入目標港口一樣，都不需要任何動力燃料。

首次測試

2011年的8月，德瓦奧開始首次測試，當時使用的是非常廉價的乳膠“探空”氣球，但效果不理想。這種氣球飛得越高，內部填充的氣體和外部大氣間的氣壓差就會不斷增大，最終導致氣球的爆炸。最后，德瓦奧決定采用表皮材料制作的、能夠抵御這種氣壓差的高壓氣球進行實驗。此外，他還找到了幾個Google工程師幫忙，他們曾在一次公關活動中，將一個綠色的Android吉祥物放飛到數千米的高空。德瓦奧對這些工程師說：“你們能夠將Android探空氣球放飛到數千米的高空，那么或許會有辦法把一臺帶有WiFi發(fā)射器的小型Linux電腦放飛到太空邊緣上去。”

德瓦奧和幾位Google工程師將測試地點選在了加州中央山谷圣路易斯水庫旁的恐龍岬，首先他們給四個乳膠氣球充滿氦氣，每個氣球都搭載一個WiFi發(fā)射器，使其能夠與地面接收器交換數據。

放飛的開始階段，氣球平穩(wěn)上升，隨后開始向東移動，速度非?？臁Ｋ械陌l(fā)射裝置仍安放在地上，但氣球已經飛到幾英里外，很快氣球遇到了速度接近100英里/小時的氣流。德瓦奧幾人開車追趕飄向遠方的氣球，車上安裝了兩根定向天線，其中一根與頻譜分析儀（用來探測信號強度）相連，另一根與WiFi卡相連。

很幸運，氣球往東飄了一段距離后，開始上升，德瓦奧追上了它們。汽車行駛約16公里后，他們收到了WiFi信號，測試成功了。

組建團隊

隨后的幾個月，德瓦奧和團隊成員又進行了數次測試。德瓦奧開始熟悉氣球的飛行路線，有時甚至能提前到一個地點等待氣球的飛過。此外，德瓦奧還進行了多個實驗，以了解當距離地面基站最近的氣球能夠提供網絡傳輸服務時，其他幾個氣球是否能夠相互傳遞信號。

2012年初，泰勒確定這個項目不會被取消了。Google開始考慮組建更大的團隊，進行更長距離的飛行測試，并思考如何改進設計，切實為用戶提供寬帶服務。

考慮到德瓦奧更喜歡參與研發(fā)過程，而不是領導團隊，Google最終決定讓麥克·卡西迪來負責該項目?？ㄎ鞯仙先魏螅苏心汲Ｒ?guī)無線網絡工程師、無線電專家和計算機科學家外，還引入了一些其他行業(yè)的轉業(yè)人士。結合實際情況，招聘航天工程師支持項目的順利進行。另外，由于負責發(fā)射和回收氣球的團隊經常需要在路況復雜的道路上作業(yè)，我們還招聘了兩名退伍軍人。一名是前海軍特種兵，另一名則是無人飛機駕駛員?？紤]到下一代氣球需要將特制的聚乙烯薄膜縫合到一起，專門聘請了專業(yè)的裁縫。

為使項目進展順利，Google X與Raven Aerostar合作，雙方共同解決氣球飛行持續(xù)時間、方向控制、能量消耗等問題。經多方驗證后，決定采用雙氣囊（氦氣、空氣）設計，另外還配備了一套閥門控制系統(tǒng)，使其能夠利用極少的能量實現高度調節(jié)。德瓦奧感嘆道，“這比開發(fā)火箭還難?！?/p>

氣球回收

為了探測壓力、溫度等，氣球上會安裝許多傳感器，這使Google在測試過程中積累了大量的數據，因此如何回收氣球也是Google X考慮的問題。

升上天空的Google氣球都配備了降落傘，在遇到故障或想要回收氣球時，地面人員啟動一套放氣機制，同時打開氣球上的降落傘。在初期測試時，大多數氣球都降落在農場里，有時，好奇的路人會比回收團隊更早達到氣球降落地點，為避免引起誤會，Google氣球上會用黑色字寫明這是一次無害的科學實驗，并標明“保羅”的電話，撥打電話提供氣球位置線索可以得到獎勵。在約200次測試中，只有兩個氣球沒有被收回。其中一個是撿到氣球的人未與Google聯系（Google通過GPS鎖定了氣球的位置，但因不想泄露項目秘密而放棄了）；另一個是在肯塔基州引發(fā)關注的閃光物體。這個閃光物體在空中漂浮了11天，最后在加拿大境內降落。

軟件系統(tǒng)

在氣球測試過程中，Google X開發(fā)了一套控制軟件，第一代版本被命名為“伏爾甘”。隨著測試的深入，“伏爾甘”最終被名為“任務控制”的全能操作系統(tǒng)取代?！叭蝿湛刂啤笔且惶准兇獾木W絡系統(tǒng)，團隊成員可以通過任何PC或平板電腦與系統(tǒng)相連。它能夠分析美國國家海洋和大氣管理局的數據（包括當前狀態(tài)與歷史記錄）；它可以利用Google的計算資源來規(guī)劃氣球飛行的理想路線；它能夠將氣球引導至正確的高度，并追蹤它們的“神經系統(tǒng)”和具體方位；在地圖上標注每個氣球的狀態(tài)和位置；向當地空管員發(fā)出信息，并告知屏幕上閃爍的信號無任何危害等。

連續(xù)飛行時間的困擾

測試過程雖然遭遇諸多困難，但最難解決的還是如何讓氣球在高空連續(xù)飛行100天，甚至更長的時間。20世紀60年代末，一種名為“全球水平探測技術” 的氣象探測氣球曾創(chuàng)下連續(xù)飛行744天的記錄，但此后再也沒有氣球能夠達到這一水準了。

NASA在今年2月份放飛的測試氣球也只飛行了55天，而且尺寸遠大于Google的測試氣球。因此，當Google宣布將定期以極低的成本實現兩倍的飛行時間時，嘲笑聲時有出現。但Google認為通過改進技術是可以突破這個難題的，比如采用高級的氣球材料，使用緊密的閥門輔助配件，采用能在低溫下將泄漏量降到最低程度的定制墊圈等。

精通氣球制作技術的Raven Aerostar副總裁朗·斯特羅斯切尼認為，根據Google工程師提供的方法，確實有可能突破氣球飛行時間的限制。Google的氣球專家丹·鮑溫對此充滿信心，他表示Google在這個項目上投入的資源超過了任何一個團隊，包括所有民間項目和政府項目。并堅信能夠實現目標，甚至超越目標。

Google氣球團隊在新西蘭的成功，堅定了Google X的信心。隨著項目的發(fā)展，Google X團隊已經準備好在南緯40度線上，用300個氣球環(huán)繞新西蘭、智利、阿根廷和澳大利亞的上空，為這些國家的偏遠地區(qū)提供無線網絡服務?？ㄎ鞯险f：“如果這個項目取得成功，我們會繼續(xù)向北擴張，將服務延伸到更多的國家?！?/p>

根據Google氣球團隊的設想，他們未來會在全球安裝數千個氣球，并設定一些指定的回收點，然后每天由多個運營中心發(fā)送數十個替換的氣球?？ㄎ鞯险f：“我們意識到，全球還有數十億人無法上網。我們想幫助他們?！?/p>

“Google氣球”并不瘋狂

如果Google氣球項目取得成功，Google不僅能獲得社會的肯定，還能獲得巨大的經濟回報。但泰勒表示，Google X不會受到嚴格的預算限制。他表示，如果把賺錢當作目標，那么就會失去積極性。整個Google都明白，只要你想辦法把世界變得更美好，錢自然會來找你。

Google希望，在未來幾年通過Google氣球上網的人數能夠與通過光纖、電纜上網的人數一樣多。這聽起來似乎瘋狂的想法，在新聞曝光后，并沒有遭到任何的批評或嘲笑，反而得到了輿論和用戶的一致稱贊。

Google氣球升騰吧，播撒更多的福祉，帶來更多的美好。