谷歌气球项目遭惨败，建立全球移动互联网，靠谱吗？_风闻

大家好，我是观察者网《科工力量》栏目主播，冬晓。多年前，谷歌的一群工程师提出，通过高空气球为全球提供无线互联网连接，该计划一度受到中国人热捧。“我们将迎来高速、免费的网络”、“可以随时随地不受限制地自由上网”，各种言论不绝于耳。

但最近，现实似乎给了这些人致命一击。不久前，谷歌母公司Alphabet证实，将关闭互联网气球项目Loon。用气球来打造无线互联网到底靠不靠谱？谷歌气球项目为何无疾而终？人类能建立起跨越全球的移动互联网络吗？本期我们就来聊一聊这个话题。 

当今社会，互联网是大家生活中不可分割的一部分，就和自来水和电一样，已经成为生活基础设施的一部分。但显然这种基础设施的普及率还不高。根据联合国教科文组织，宽带可持续发展委员会的报告：全球70亿人之中，还有超过36亿人因为各种原因而无法使用互联网。

造成这一现实的原因是，我们目前使用的互联网还非常依赖基站，而建设基站，在部分地区是老大难的问题。在之前讨论美国电信网络的那期视频中，我们聊到，美国出了城信号就变差，很重要的一个原因就是美国运营商不愿意在人少的地方铺设基站，因为成本收益划不来。

作为发达国家的美国尚且如此，对于其他更多的发展中国家、不发达国家来说，这个问题就更严重了。哪怕是以基建著称的中国，也不敢说每一片戈壁沙漠、深山老林里都有信号。

这还只是陆地上情况，我们生活的地球表面有70%的面积都是海洋。目前，这些地区基本都是盲区，人类在海上的通信，很大程度上依赖无线电、海事卫星电话。当海员在茫茫大海上飘荡时，随时随地畅快上网，仍然只是梦想。因此，对我们来说，上网不便是一个很大的问题。对通信企业来说，解决上网不便，就成了一个很大的商机。当然，对科工来说，上网容易，热门难，解决问题要靠B站一键三连。

有商机，就会有企业想抓住。陆地基站很多地方铺设不易，自然就有人想到，是不是可以让基站“飞起来”？于是，有些公司就开始了这方面的尝试，比如我们的老朋友埃隆马斯克，他提出了雄心勃勃的“星链”计划，要把成千上万颗卫星送入太空。

而谷歌，想到的解决办法则是气球。为了实现这个目标，谷歌X实验室于2011年开始内部试验，2013年6月正式启动了Loon项目，该计划用飘浮在平流层的大型氦气球，搭建一个无线网络。

虽然名字叫作气球，但谷歌使用的气球和我们日常所见的气球有很大的不同：它采用了类似南瓜型的设计，属于超压气球的一种，表面材料采用了0.076毫米厚的聚酯薄膜，平摊面积有网球场那么大，在高空超压情况下，也能保证结构的强度。在地面完全充气后，气球直径可以达到1米，高度达12米，可在距地面20公里的平流层内飞行。它还内置太阳能电池板、GPS定位设备，无线电收发器、环境检测器等设备，可携带设备的设备总重量达到了10公斤。 

与那些用完即扔，运动轨迹完全看天吃饭的气象气球相比，谷歌气球在技术上也有很多创新。在平流层高空，谷歌气球可以主动调节高度、位置，还能进行回收。更厉害的是，虽然谷歌气球没有动力，却可以通过充放气来调整气球的高度，并借助风力到达指定的位置。

当然，为了实现可靠的位置调节，谷歌需要对高空风向有精确的预测。为此，谷歌气球使用了一套模型，根据美国国家海洋和大气管理局提供的数据，配合一套算法来调节气球高度，使气球始终处于合适的风向风力层。谷歌的机器学习技术也用在了这上面。

在一系列技术的加持下，谷歌可以控制多个气球的移动位置，保证特定地区信号的覆盖率。地面还可以远程控制气球到指定地点降落，自带的降落伞可以帮助其安全下降和着陆，以便于进行维护。

看到这里也许有人想要问，为什么谷歌没有用绳子把气球固定在一个位置？确实，当初在策划时有人提出过这个想法，但最后被否定了，原因是带尾巴的气球需要考虑与风力对抗的问题，这无疑会增加气球的重量，并且还限制了移动。

就像谷歌X实验室所说的：“我们希望气球飞到那些地面需要网络的区域”。为了这一套上天的“基站”系统，谷歌开发的可不只有气球本身。为了提高气球生产制造效率，谷歌专门研制了自动化直热式热合机，大大减少了人工。 此外，谷歌还开发了气球的自动发射台，每隔30分钟就可以把气球安全发射到平流层。

一直到这里为止，事情似乎都很顺利。按照当时某些国内自媒体的描述，我们似乎马上就能用上“环绕全球”的 “高速”网络，“自由免费”地上网了？很可惜，以上设想一个都实现不了。确实，在最初的设想中，谷歌是计划把大量的气球发射到平流层中，就像马斯克的星链计划一样，让它们漂浮环绕地球，组成一个网络。

但这一方案所需要的气球太多了，粗略估算大概需要几千个气球，成本太高；加上全球平流层的铺设牵涉到各国领空的飞行许可，政策难度太大，很快下马。谷歌的新方案是使用一小组气球编成一个小型网络，服务特定的地区。这样既节省了气球，也避免了政策上的麻烦——毕竟只要获得某一国家或地区的许可，就可以在指定地区提供上网服务了。

那么这种上网服务的速度如何呢？如果你要将它和我们现在所用的5G网络相比较，恐怕要让你大失所望。前面我们说了谷歌气球其实就是就一个飘在空中的基站，起到的是通信中继的功能，比起你和地面基站之间的距离，气球太远了，你难道还指望它的网速超过地面基站？

而且现行的无线传输的速度，能超过有线的光纤入户吗？都不可能。当然，它的速度比起海事卫星来说，还是快上不少的。按照谷歌的说法，谷歌气球可以给相应区域提供的无线网络连接速度约为10Mbps，这一速度大约与3G时代的WCDMA通信速度相当。

那我是否可以在家随时随地“自由免费”上网呢？很可惜，还是不行。谷歌气球采用2.4GHz和5.8GHz频段，按照国际通信联盟无线电通信局规定，这是一个可以用于工业，科学和医用领域无需许可证的频段，确实可以避开审批。

但它并不支持Wi-Fi，因此你的智能手机不能直接连上网络，你需要在房屋外部专门安装天线接收信号。这有点类似我们熟知的卫星电视天线，也就是俗称的“天线锅”。

具体操作上，谷歌把当地的电信运营商的信号从地面基站传输到最近的气球，当你需要上网时，通过天线发送信号，这个气球就帮你连上陆地上的本地互联网。那我们就知道“免费”是天方夜谭了，当地运营商维持地面设备要花钱、谷歌制造、发射、维护自己的气球也要花钱，怎么可能给你免费呢？ 

我这个话或许还是绝对了。作为全球在线广告业务的巨头，谷歌以极低甚至免费的亏本价格提供通信业务，也不是一定不行。毕竟多一个互联网用户，就多一份收益，这种模式我们见多了，是不是？花钱多培养一些互联网用户，这个买卖对谷歌来说，还是划得来的。

但问题在于，谷歌气球项目一直没能迎来自己真正的用户群。更多的时候，它只是充当救火队员的角色，比如飓风玛利亚袭击波多黎各地区时，谷歌气球帮当地恢复了网络。在秘鲁洪灾中，它提供了网络支持。

而在商业化方面，谷歌气球于2018年在肯尼亚宣布启动商业互联网服务，但真正部署要到2020年，这些气球从波多黎各起飞，利用 “平流层上的漂流风所允许的最快路线”，穿越6800英里，到达肯尼亚。这种操作方式显然很难谈得上盈利，主要还是为项目积累更多经验。

但Alphabet等不起了，在现实和盈利两方面的压力下，Loon项目最终被关闭。  在宣告失败的公告里，项目负责人坦言：“寻找商业可行性的道路，比我们预期的更长”。肯尼亚的部署也将在3月份结束。谷歌表示：会为受到影响的肯尼亚人提供1000万美元的赔偿。

实际上，谷歌因难以商业化，关闭的项目，并非Loon一项。此前，谷歌的风筝发电项目、从海水中产生清洁燃料项目，都因为同样的原因被关闭。按类型来看，Loon也不是第一个失败的宏大通信计划，在它一众同类中，摩托罗拉的铱星是最著名的一个。

作为曾经的通信巨头，摩托罗拉准备发射几十颗卫星覆盖全球。由此建立一个全球性的的无线通信网络。因为计划设计之初准备发射77颗卫星，和铱元素的电子数量一致，所以该计划被称为铱星。这个计划在工程上走的比谷歌气球更远。

全球性的通信网络在1998年建立，但由于卫星发射成本很高，项目成本居高不下，能用得起铱星服务的客户寥寥无几。项目血亏，最终被美国军方接盘。摩托罗拉后期的颓势，可以说和铱星计划的惨败有着密切的关系。 

虽然Loon项目和铱星都没有成功，但是人类对全球通信业务的探索不会终止。谷歌放弃了送气球上天，马斯克的放卫星还在继续。根据马斯克的星链计划，将在近地低轨道和300多公里的更低轨道，发射接近12000颗低轨卫星，从而为全球客户提供高速宽带互联网服务。

这一数字超过了人类目前发射卫星数量的总和。当然，我们中国的科学家也没有闲着，中国航天科工集团同样抛出了“虹云工程”，计划发射156颗卫星，建立一个星载宽带全球移动互联网络，工程首星已经在2018年12月成功发射并进入预定轨道。

对于低轨卫星通信的这一热潮，中国信息通信科技集团副总经理、无线移动通信国家重点实验室主任陈山枝博士曾在接受采访时表示，由于低轨卫星通信的成本和应用地理位置、通信接入点区域密度没有直接相关性，因此在低密度用户接入场景下更具优势；同时，在地震、海啸等严重自然灾害发生时，地面基站受到严重破坏的情况下，也可以得到很好的应用。 

但他同时指出，任何事物都有两面，低轨卫星通信也不例外。由于卫星与地面终端的通信距离、功率密度、多天线部署等受到较多限制，卫星通信的频谱效率远低于同期的蜂窝移动通信系统；如果想要实现类似5G的总通信容量，服务全球网民，那需要几百万颗低轨卫星密布在全球城市带及附近上空的近地轨道。这显然相当困难。

不过，不管前路有多漫长，相信随着人类的不断探索和技术的持续发展，终有一天，人类可以实现在地球上任意角落，享受互联网服务的梦想。