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那福忠,知名電子出版專家、網路作家。
   
  天網
 

那福忠 April 30, 2005

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   今天各種科技快速進展、各種新式飛機不斷發明,唯控制飛機航道與起降的空中交通管理技術,半個世紀來似乎沒多大進展。現在的飛機,仍依賴地面的雷達,以及成千上萬的管制人員,眼睛盯著雷達幕的閃光,口頭指示駕駛員起降與變換航道。這樣的空中交通管理,不但昂貴沒有擴充性,遇到壞天氣飛機更免不了要誤點。想到坐在先進舒適的飛機裡,卻要受這麼老舊的交通指揮,能不捏一把冷汗?

   以嶄新的技術,建構一個新的、甚至自動化空中交通管制系,應該可能。每架飛機可以透過一個空中的網際網路,把自己的編號、位置、速度、目的地告訴附近的飛機,系統的軟體就接過來掌控,告訴駕駛員與鄰近飛機應維持的距離,最佳飛行路線,如何避開壞天氣,如何在能見度不佳的情況下準確降落。

   這樣的新系統果能研發完成,至少可以節省旅客的時間,甚至節省耗油,長遠來看,在不必填增設備與人力之下,同樣的天空可以容下更多的飛機,空中旅行就無異有了革命性的轉變。舉例來說,新的空中交通管理系統,就允許大批的小飛機進出小飛機場,即使沒以雷達也沒有關係,美國現在有五千多個小飛機場,小飛機的頻繁起降往往造成商用班機的障礙。為了安全,天上飛機的數目必須限制在能掌控的範圍之內,以現在的管制人員目視雷達,是標準的「手動」辦法,換句話說,管制人員用手動來區隔天上的飛機,需在壓力下與快速反應,在人所能承受的壓力與反應速度的極限之下,增加天上飛機的密度,幾不可能。

   靠空中網路聯繫飛機,靠軟體與機艙裡的電腦自動飛行起降,可能還要十來年的研發,但美國太空總署 NASA,卻預備在六月測試這類的雛形系統。在維及尼亞州 Danville 城的一個小飛機場,按裝了一套自動系統,機場附近則建置一個電腦控制中心,接收多架飛機傳來的資料,然後告訴每架飛機保持的方位,跟著哪架飛機飛,萬一迷失了方位,怎麼跟上去。同時每架飛機機艙的顯示器上,顯示鄰近飛機的位置,並且指引如何飛往目的地。

   未來的系統自然會更進一步,飛機不僅與地面(或經衛星)的電腦聯繫,還可以類似網際網路的方式,直接與別的飛機交換訊息。這種空中的網際網路,大家估計會由美國國防部資助研發,因為地面上的網際網路,也是由國防部在二十幾年前發展出來的。陸地上有了網路,太空藉衛星的聯繫,也即將有網路,現在缺的是中間這一層,空中的網路。國防部研發,除了飛機導航,軍事資訊的收集也是其重點之一,像是無人飛機自由偵察目標,傳回及時資訊,就比現在方便多了。不出所料,據報導美國空軍已始規劃這個空中的網際網路,可能在 2008 到 2012 年間測試。

   難道這種「空中網路」(Airborne Network)以前沒人想過?當然不會,不但想過、許多人還做過,但可能因為涉及太廣,技術、資金、電訊規定、應用領域等多重問題,進展的不如理想。空中網路到底怎麼建構?既不能在天空拉線,又不能借用遠在太空的衛星,更不能像電話手機基地密佈地面、再往天上傳信號,剩的辦法只有一個,把網路設備飄浮在空中,也就是把基地密佈在天空,做信號的收發與傳遞。。空中怎麼建構通訊基地?再簡單也不過了,讓飛機在固定地點打轉,讓氣球在固定上空飄浮。下面舉三個實例,讀者看一下這個高科技的「簡單」答案。當然這幾個答案都是幾年以前的提案,也許不會成功。

   Angel Technologies 公司用一架長相怪異的 Proteus 型飛機(照片),內裝無線網路設備,做為空中 Hub,主要用作與地面高速網路的連接。這架飛機不大,翅膀很長,所以能飛得很高,約在 15 - 18 公里,遠在民航機 10 公里高度之上,以城市為中心在上空打轉,可含蓋 120 公里圓圈範圍。飛機可延續飛行 18 小時,由兩個駕駛員輪流值班。原計畫是 2006 年在十個美國城市上空飛行,每一城市用三架飛機輪流值勤。這家公司說,全美有 3500 個飛機場能起降這架飛機,也就是有 3500 個城市可藉飛機連線高速上網。

   華盛頓的 Sky Station 國際公司,用一個飛艇狀的大氣球替代由人駕駛的飛機,做為高頻寬網路的空中基地(照片)。飛艇長 157 公尺、直徑 62 公尺、寬 91 公尺,龐大的體積比空氣輕,所以能升高到 21 公里的高空,20 公里的高空為同溫層,風暴與不穩定的氣流都在下面,所以能穩定懸浮在空中。飛艇的位置以城市的上空為主,能含蓋 19000 平方公里的地面,飄浮偏差則靠地面系統傳達指令,由飛艇上燃料電池與太陽能做動力矯正。飛艇網路計畫在全球 260 個大城上空飄浮,每架飛艇壽命可達十年。

   太空總署 NASA 與 AeroVironment 公司(網站)合作的無人飛機 Helios ,就界乎由人駕駛的飛機與高空飄浮氣球之間。這架飛機長的更怪異,是一架全翅膀的飛機,僅有翅膀、沒有機身,在兩萬公尺高空,靠太陽能連續飛行六個月。翅膀用碳纖維製造,輕又堅固,共分六節,全長 75 公尺,面積 183 平方公尺,每節翅膀下有個小箱子,內裝飛機的起落架,同時也裝有網路通訊的設備。機身僅長 3.7 公尺,靠 14 個直流電馬達,以每小時 30 - 40 公里的速度飛行。讀者可點選這幾張照片,觀賞這架飛機的模樣。(照片一)、(照片二)、(照片三)。

   以上三個例子的出發點,都是幾年前為了加速地面網路速度的設計,近距離的天空與地面的傳輸是直接的,可能比地面上層層轉接來的快,如今地面網路的頻寬不斷提升,藉天空傳遞的需要,恐怕就沒那麼迫切了。現在有了空對空傳輸的需要,這些研究與實驗應可融入另一新的領域。


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