日本软银集团和日本凸版印刷控股公司联合开发了一种新型轻质高耐久材料，专为高空平台系统（HAPS）飞机设计，旨在解决平流层持续运行的关键技术难题之一。

两家公司表示，这种用于飞机机翼蒙皮的材料经过特殊设计，能够承受极强的紫外线辐射、臭氧侵蚀以及低至近-100℃的极端低温。这些严苛条件长期以来限制了此类平台的使用寿命。

随着全球对HAPS作为地面网络和卫星之间的补充层（尤其是在通信和监视领域）的兴趣日益浓厚，这项新材料的研发显得尤为重要。

平流层环境对HAPS材料的耐久性提出了严峻挑战

HAPS平台运行高度约为20千米，其所处的大气层环境与传统飞机截然不同。在这样的高度，太阳辐射强度显著增强，臭氧浓度更高，温度在阳光直射下会经历从极寒到酷热的剧烈波动。

据两家公司称，传统飞机结构材料在长期暴露于这些条件下会发生性能退化，从而影响飞机的性能和耐久性。为了解决这个问题，新型机翼蒙皮采用了多层薄膜结构和源自拓普邦材料技术的抗冲击树脂，并结合了从软银高空平台（HAPS）飞行中收集的运行数据。

他们表示，最终成果是一种既能保持强度又能保持轻量化的结构，这对于设计用于在空中停留数周甚至数月的飞机至关重要。

除了材料本身，两家公司还开发了一种新的测试方法，可以模拟紫外线辐射、臭氧和超低温的综合影响。这种方法使工程师能够观察材料在与平流层环境极为相似的条件下如何降解，而这在以往很难在地面上精确模拟。测试环境包括暴露于短波紫外线辐射和远高于地面臭氧浓度的环境，同时还会经历大范围的温度循环。

两家公司表示，这有助于更精确地评估材料的长期耐久性，并支持对材料进行改进，以适应更长的任务周期。

什么是高空平台系统（HAPS）？ 它们如何在平流层运行？

高空平台系统在航空航天和通信领域占据着独特的地位。国际电信联盟将高空平台系统定义为运行高度在20至50千米之间的无线电台。它们如同“空中基站”，在比卫星更接近地球的同时，还能为大范围区域提供网络连接。它们用于提供宽带连接、回程链路和应急通信，尤其是在地面基础设施有限或受损的地区。

由于其飞行高度，单个高空平台系统（HAPS）可以覆盖广阔的地理区域，与卫星系统相比，兼具覆盖范围广和延迟低的优点。

不同类型的HAPS平台体现了在续航时间和有效载荷方面的不同设计理念。

重于空气的平台类似于飞机，依靠空气动力升力飞行。这类平台包括翼展较长的太阳能无人机，它们利用白天的太阳能和夜间储存的能量长时间保持飞行。

另一种方法是使用轻于空气的平台，例如，气球或飞艇，它们依靠浮力保持飞行。这些系统可以携带更大的有效载荷，但可能更容易受到大气条件的影响。

软银专注于重于空气（heavierthan-air）的系统，这类系统能够更好地控制定位，更适合在固定区域提供稳定的通信覆盖。

软银提供了其平流层高空平台（HAPS）飞行中的真实数据，包括实际温度测量和深紫外线（UV-C）辐射条件，并提出了诸如减重和其他性能指标等要求。这使得凸版印刷控股公司能够运用为建筑材料开发的技术，设计出一种能够应对平流层恶劣环境条件的蒙皮。

HAPS在宽带和远程连接方面正日益受到关注

HAPS的发展反映了偏远和欠发达地区对宽带连接日益增长的需求。虽然卫星传统上承担着这一角色，但HAPS平台提供了一系列不同的权衡——更低的延迟、更便捷的部署以及与地面移动网络更直接的集成能力。

根据国际电信联盟（ITU）的说法，高空平台系统（HAPS）既能为用户提供直接宽带接入，又能为移动网络与核心基础设施之间提供回程链路，从而有助于将网络覆盖范围扩展到山区、沿海地区和农村地区。它们也被视为灾后重建的潜在解决方案，尤其是在地面基础设施可能受损且需要快速部署的情况下。

尽管HAPS的概念可以追溯到几十年前，但其实际部署一直受到技术限制。近年来，太阳能电池板效率、电池能量密度、轻质材料和自主飞行系统等方面的进步开始改变这一现状。

软银表示，新开发的机翼蒙皮将进入测试生产阶段，并计划在商业部署前进一步提高其耐久性和减轻重量。该公司表示，基于高空平台系统（HAPS）的服务可能从2029年开始推出，这表明HAPS系统正从实验平台逐步过渡到运营系统。

尽管取得了进展，但如何在平流层持续飞行仍然是HAPS系统面临的核心挑战之一。飞行器必须在持续对材料造成压力的环境中运行，同时还要平衡重量、发电和结构耐久性。

软银和凸版印刷的联合研发解决了其中的一个问题，即材料的韧性，但与推进系统、储能系统和通信载荷的集成将决定系统的整体性能。随着高空平台（HAPS）在全球范围内加速发展，空中与太空之间的桥梁作用日益凸显。

高空平台正日益被视为多层通信架构的一部分，它们位于飞机和航天系统之间，提供了一种灵活的扩展连接方案，无需发射卫星所需的高昂成本和复杂操作。

随着监管框架的完善和技术的成熟，重点正从演示转向部署。这种新材料的出现标志着在解决一项长期存在的工程难题方面迈出了重要一步。如果它能按预期发挥作用，将有助于延长高空平台飞机在平流层的飞行时间，使持续高空连接的愿景更接近现实。 （航柯）