导语:美国《连线》杂志网络版周二刊登题为《谷歌气球项目背后不为人知的故事》(The Untold Story of Google’s Quest to Bring the Internet Everywhere—By Balloon)的文章,详细讲述了“谷歌气球”项目从构思、立项到攻坚、测试等各个环节的历程。
以下为文章全文:
“UFO”引发轰动
2012年10月16日,艾伦·艾普林(Allen Epling)家一位客人的孙女发现天上有一个闪光的东西。身为天文爱好者的艾普林立刻拿起望远镜,他看到了一个闪着微光的管状物体漂浮在高空。他和妻子及客人们盯着这个东西看了两个多小时。“我认不出那是什么东西。”艾普林后来对当地记者说。
肯塔基州派克县(Pike County)还有很多人也看到了这个物体:肯塔基州警察局收到了很多报警电话。几天后,《阿巴拉契亚新闻速递》(Appalachian News-Express )刊登了一篇题为《天空中的神秘物体引发居民关注》(Mystery Object in Sky Captivates Locals)的报道。当地电视台也跟进了此事。就连CNN都进行了报道。UFO爱好者网站Ashtar Command Crew则认为,这是银河联盟舰队造访地球的证据。不过艾普林并不认为这跟外星人有什么关系。可是,那到底是什么呢?
里奇·德瓦奥(Rich DeVaul)知道答案。他坐在加州山景城的会议室里通过YouTube观看其中的一则新闻报道时,不由得洋洋得意。这个神秘飞行器正是出自他的手笔。或者说,是他领导的谷歌团队的杰作。派克县的居民们看到的是“谷歌气球”的一次测试,这个野心勃勃的项目想要把互联网带给大批尚未领略到网络世界风采的人们——具体方法,则要借助数千个漂浮在6万英尺(约合1.8万米)高空的太阳能高压气球。
谷歌一心想要解决全世界的宽带问题。高速互联网相当于21世纪的电,但这个星球上的很多人至今仍处在“煤油灯时代”——甚至连美国的某些地方也不例外。全球能上网的人大约只有27亿。当然,把更多的人吸引到网络世界也符合谷歌的战略利益——毕竟,只要上网,就难免会点击几个谷歌广告。
谷歌气球会漂浮在高空,通过无线网络与为数不多的几个地面基站连接,然后相互传输信号。每个气球都可以为下方直径约25英里(约合40公里)的区域充当无线基站。在信号覆盖范围内,只要拥有一个谷歌发放的天线,便可通过一种WiFi变体技术获得宽带服务。这太了不起了,只需要很低的成本,便可为无缘上网的人提供网络服务。通过智能手机接入这种服务很快也将变得十分便宜。
近些年来,谷歌已经启动了众多试点项目。在美国,他们在堪萨斯城、奥斯汀、普罗佛等地推出了自主建设的高速互联网服务,还在大举游说政府将空闲的电视频段(即“白色空间”)分配给上网服务。但这些模式要么成本太高,要么太过复杂,难以应用到根本没有铺设线路的地区。于是,谷歌把低价上网服务的目光投向了一片不可思议的地方:天空。
6月15日,经过了两年的研发后,谷歌终于新西兰基督城(Christchurch)的一次新闻发布会上公布了“谷歌气球”项目。就当新西兰总理约翰·基(John Key)发表讲话时,还有30个装有天线的气球仍然漂浮在太平洋上空,它们刚刚为当地大约50个家庭提供临时的上网服务。
这个数字能否扩大到5万?5000万?5亿?几十亿?这正是谷歌希望的。这个项目已经被谷歌正式定性为高风险、高回报的“登月项目”。之前的很多“登月项目”都涉及到计算机技术的挑战,例如无人驾驶汽车。但这一次,谷歌的成败与否却与气球技术密切相关——这种诞生于几个世纪前的飞行器至今仍有很多未解之谜。该项目需要更加精确地驾驶这些飞行器,而且飞行的时间也远超以往。为了实现谷歌气球项目,这家以计算机算法著称的公司,必须与凡尔纳(Jules Verne)笔下的天空探险家菲利斯·弗格(Phileas Fogg)的世界融为一体。换句话说,蒸汽朋克时代的小说将会成为现实。
构思与立项
Google X或许是全世界唯一一家愿意花几百万美元开发互联网气球的机构了。这个创立于2010年初的实验室专门负责无人驾驶汽车和谷歌眼镜等“登月计划”。德瓦奥从麻省理工学院毕业时以“记忆眼镜”为方向撰写了博士论文,他在苹果(499.06, 9.49, 1.94%)公司参与了一系列秘密研究后,于2011中加盟谷歌。
德瓦奥加入了Google X的“快速评估”(Rapid Evaluation)团队,他们的任务是对各种理念进行分类,把有可能成功的疯狂想法与完全无法成功的疯狂想法区分开来。“他们的思维弹性很大,有能力以不同的方式来看待世界。”Google X实验室阿负责人斯特罗·泰勒(Astro Teller)说。泰勒给了德瓦奥一些等待评估的创意,其中一个是通过平流层的气球提供无线上网服务。谷歌CEO拉里·佩奇(Larry Page)经常提起这个想法,泰勒知道,谷歌联合创始人偏爱的项目通常更容易获得资金支持。所以,包括德瓦奥在内的众多技术专家早在几年前便开始思考气球通讯技术的前景。
但还有一个很重要的问题:气球要受制于风向的变化。如果你想让气球固定在某个位置,就必须通过外力来对抗风力,但结果几乎总是很糟。洛克希德马丁(Lockheed Martin)最近试图用太阳能飞艇实现这一设想。但在2011年的首测中,该公司的“高空长耐久力示范机”(High Altitude Long Endurance-Demonstrator)原型却未能到达预订高度,并迫降到宾夕法尼亚的一处丛林里。洛克希德马丁此后再也没有进行过测试。
德瓦奥开始考虑各种可能,他想出了另外一个办法:放弃需要巨大的能量来应对风力的巨型气球,转而采用更小、更便宜的气象气球,后一种气球有时可以在高空停留40天左右,而且能环绕地球飞行。“我想,为什么不放飞一组气球,覆盖整个地区呢?这有多么疯狂?”他说。
德瓦奥的设想有一个明显的缺陷:当这种气球展开长达数周的环球之旅时,想要控制它的方向将异常困难。但能否通过调整气球的高度来利用风流呢?你可以控制它们的升降,使之处于你所希望的风向区域。这项技术的关键是分析过去和现在的海量风流数据。数据可以通过美国国家海洋和大气管理局获得,而数据分析恰恰是德瓦奥的雇主最擅长的事情。德瓦奥猜测,借助恰当的气象学知识、高超的模拟技术以及庞大的计算资源,便可让气球进入理想的轨道,就像借助风力航行的帆船可以前往目标港口一样。与帆船一样,这些气球也不需要任何动力燃料。
这项计划有着浓厚的黑客情结,就像谷歌的数据中心一样——利用数不清的小服务器取代了过时的大型机。泰勒认为,这种方法的意义远不止局限于计算和气球领域。“一旦我们发现,利用数据可以更好、更便宜、更安全地开展项目时,我们当今的所有解决方案似乎都变成了1.0版。我们今后还会不断利用同样的模式。”他说。
初步测试成功
但在德瓦奥打造自己的气球战队前,他首先要让气球上搭载的WiFi网络能够正常使用。2011年8月的一天,他开始了第一次测试。他使用了廉价的乳胶“探空”气球,但这种气球无法在高空中使用。(气球飞得越高,内部填充的气体与外部大气间的气压差便会增大。所以,除非气球使用很结实的材料制成,否则都会爆炸。最终,谷歌使用了表皮材料能够抵抗这种破坏力的高压气球。)他还联系到几个谷歌工程师,他们曾经在一次公关活动中,将绿色的Android吉祥物放飞到几千米的高空。“如果你们能把Android用探空气球放飞到太空边缘,或许也可以帮我把一台带有WiFi发射器的小型Linux电脑放飞上去。”德瓦奥对他们说。他将这几次测试称作是“伊卡洛斯测试