气球、无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）和HAPS 可以为通信、IT、监视或其他实际服务提供广域覆盖，人们在过去的20年中已经对这种应用方案产生了极大的兴趣。

不同于过去需要成本高昂的卫星和运载火箭服务的传统方法，小卫星革命在寻找新经济体的方法上开辟出了的新途径。实际上在这方面已经涌现出了许多新概念。日本首先倡导新的频率分配，以支持来自HAPS 的通信。日本还提出了一种卫星Ku 波段反向分配方案。最终的提案是批准使用一个12 GHz 上行链路、14 GHz 下行链路的Ku 波段，而不是14GHz 上行链路、12 GHz 下行链路的常规卫星频率分配。

谷歌（Google）公司曾提出发送可搭乘气球飞行的无线电接收包概念，搭乘的气球类似于气象气球，这些气球和无线电接收包可以为世界上那些无法连接网络，或连接网络困难的农村或偏远地区提供网络覆盖。这些名为“Loons”的谷歌气球将携带类似于信号基站上的设备，携带的无线电系统被悬挂在谷歌气球下方，整个气球如一个网球场大小，可在偏远地区无线连接网络。该气球系统能够承受平流层（海拔20 km）的风、寒冷及紫外线辐射条件，气球的最长服役时间为100 天，服役期满后将受控降落到地面。曾有人试图控制这些气球的移动，希望能让一个气球飘走后让另一气球能够占有原气球位置，但实际上这远不是一门精确科学。气球具有足够的操纵性或机动性来避免在高空平流层条件下发生碰撞。首颗谷歌气球于2013年在新西兰释放升空，目前这些气球的发射和升空均由当地国家的空中交通管理机构管控。谷歌气球提供的网络连接服务已成功为波多黎各和秘鲁等国家提供了灾后紧急援助[9]。

人们对利用HAPS 进行电信、广播、监视/监测更感兴趣。ITU 负责频率分配，2019年召开的ITU 世界无线电会议提议增加更多的频率。当前HAPS 业务被分配在Ku 频段（上行12 GHz、下行14 GHz），且在全球38～39.5 GHz 频段可能获得新的频率分配； 在区域2 中，在21.4～22 GHz 和24.25～27.5 GHz 频段可能有额外的分配[10]。

关于如何通过太阳能电池和电驱动飞艇提供此类服务的建议有很多，比如日本的一个系统，带有17 个HAPS 航天器、气球系统和名为高空长距离作业/耐力（HALO/HALE）平台的长航时动力飞机。这些HALO/HALE 平台通常被视为用太阳能驱动的电动螺旋桨系统或喷气式飞机，这些系统和飞机将不断地在其固定位置循环进出。甚至有人提出了未来主义概念，概念中使用波束微波功率将这些平台置于稳定或相对稳定的飞行路径上。简而言之，在过去的十年中已经提出了十几种这样的系统。这些各式各样的方案很有可能出现在下一代通信平台中，超越了早期浮空器所代表的技术。

最近脸书（Facebook）决定关闭对阿吉拉尔HAPS 的支持，此前脸书曾对阿吉拉尔HAPS 提供过一段时间的支持，但最近脸书决定停止支持该项目，转而准备寻求创建HAPS 或UAV 项目的合作伙伴[11]。这件事情的最新发展动态是脸书于2019年发射了一颗名为“雅典娜”的内部测试卫星。该卫星还计划为农村或偏远地区提供互联网服务，如果测试成功，则可能会在适当的时候组建一个更大的卫星星座[12]。

尽管“雅典娜”项目可能在其他资金支持下继续进行，但目前这些早期建议的HAPS 项目均未投入运营。典型的HAPS 项目可能会被部署在大约20 km 的高度上（图6.3）。

(www.daowen.com)

图6.3　地面蜂窝通信、无人机或HAPS 以及近地轨道卫星相对高度示意图（图片由作者绘制）

泰勒斯·阿莱尼亚航天公司现已开发并测试了一种他们认为介于无人机和卫星之间的一种飞行器（图6.4），这是HAPS 开发领域中的一个重要选项。他们预见了许多HAPS 可提供的不同功能，包括电信、广播、对地观测或监测服务。

图6.4　由泰勒斯·阿莱尼亚航天公司开发的同温层巴士TM（StratobusTM）HAPS（图片由泰勒斯·阿莱尼亚航天公司提供）

海拔17～22 km 被认为是适宜HAPS 运行的高度范围，这个高度上的风速通常不超过100 km/h。对能够长期保持运行功能的HAPS 站来说，这个高度范围上的风速、温度和紫外线辐射水平通常都是可接受的。

让·皮埃尔·塞塞尔（Jean Pierre Thessel）是泰勒斯·阿莱尼亚航天公司StratobusTM 的开发负责人，他对StratobusTM 的可能性充满信心。他设想该平台可以部署在海拔20 km 的高度上用于多种可能在未来实现的应用。

StratobusTM可用于监视任务，包括陆地、海上、石油平台、海盗活动、环境监测任务，它可以携带雷达和光学成像载荷，实现所有气候条件下的昼夜连续监视能力。在军事应用上，它可以跟随战区移动。在未来的电信市场上，它在提供4G 和5G 连接中也将发挥很大作用。海拔20 km 的平流层上的位置对5G 连接来说是一个最佳位置，在该位置上仅有几毫秒的延迟时间。在导航应用上，它将加强交通密级区域的自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）网络，从而改善交通管制[13]。

这种通过HAPS 站提供的服务可能特别有助于在本地移动网络断电的情况下为恢复工作提供蜂窝连接，一个或几个这样的HAPS 基本上可以为像牙买加、米尼加共和国、海地、阿鲁巴、新加坡等大小的岛国提供覆盖整个国家的网络连接。