看！天上的谷歌氣球

目前，全球的大多數人仍然與互聯網無緣，他們不是無法支付網絡連接的費用，就是所生活的地區根本沒有網絡服務。而在所有致力於連接全世界的項目中，谷歌的「Project Loon」聽上去最像天方夜譚。在秘密的谷歌X實驗室里，這個計劃就其中一個匪夷所思的項目。

但該計劃好像真的在運轉了。

2013年6月，谷歌宣布推出「Project Loon」，希望利用「Wi-Fi熱氣球」為農村、偏遠及貧困地區提供廉價的互聯網服務，專家們對此的態度從懷疑轉變為不屑一顧。據悉，谷歌計劃同時放飛上百個太陽能熱氣球，即便平流層遭遇高速不穩定的風向，仍能確保每個氣球協調運動，從而提供持續穩定的網絡服務。

「絕對不可能實現」，Per Lindstrand 表示，這位來自瑞典的航空工程師，或許也是世界上最富盛名的氣球駕駛者，他在一篇《連線》的文章中對此發表過看法，「從科學的角度來看，該計劃就是紙上談兵，」 他尤其質疑谷歌對氣球的描述——熱氣球材料足夠耐用，可在空中飄浮100天，幾乎是世界最先進的NASA熱氣球耐用度的2倍，「即便這樣，NASA氣球飄浮3周都很罕見，」 他嘲笑到。

但是，當你在讀這篇文章時，已經有75個谷歌氣球飛行在空中了，覆蓋範圍遠至南半球。為了利用風向保持運行狀態，這些氣球會根據一套複雜的算法自動調整高度。谷歌自信在明年之前就能在全球範圍內建立一個連續的、寬約50英里的互聯網服務帶。Project Loon主管Mike Cassidy期望在2016年前，南美、南非或是大洋洲的第一批用戶可以用上由谷歌氣球提供的cellular LTE服務。谷歌會先選擇在人口相對較少的南半球進行試驗，然後再向全球範圍推廣。

但我並不希望被谷歌最近宣傳的這些酷炫的高科技所迷惑，所以我問Cassidy，這些事真正能夠實現的概率究竟有多少？Cassidy 回答說：「在開始這個項目時，我可能會說5%，但隨着項目的進展，我們驚喜的發現到目前為止還沒有什麼東西能夠阻止它的正常運行。生活中沒有什麼是百分百確定的，但至少目前看來，這個項目進展的相當不錯。」

谷歌為何進行這項生僻的研究工作？這需要堅持不懈的力量，以及公司自身資源、靈活性以及技術雄心。在全球資本主義史上，都鮮有競爭對手去做這些事情。

去年夏天，公司在新西蘭首次嘗試放飛超壓氣球，如果Lindstrand在場，他可能會笑掉大牙。在處女秀中，氣球在起飛不久后爆炸，尼龍織物被球內10萬磅高壓撐破。第二次試飛同樣遭此厄運，第三次直至接下來五十次都是如此。團隊不停的調整織物，並用更多的合成纖維類繩索進行加固，但氣球仍然爆炸，直至他們精確掌握了繩子的長度。「我們知道製造超壓氣球很難，」 Cassidy回憶到，「我們當時真沒想到要嘗試61次才會成功。」

即便如此，成功也是轉瞬即逝。氣球不再爆炸，但裡面的氦氣開始緩慢泄露，剛飛行一到兩天，氣球就下降。「即使毫釐大小的漏洞也會迫使氣球飛行數天後下降，」 Cassidy說，「我們接下來製造的40-50個氣球，都出現了這個問題。」

谷歌的工程師們花了幾周時間來解決此問題。他們在位於山景城莫非特基地的機庫里將氣球開箱充氣，然後用偏振光照透球面，甚至還動用質譜儀來嗅探氦氣的泄漏。他們對每個掉落的氣球都進行了「故障分析」，細緻查看關於裝配人員、地點、工具和運輸過程的詳細記錄。

泄漏的原因最終被確定為兩類問題。一是由運輸過程中對氣球的多次摺疊造成的，重複的摺疊使得一些氣球在折角處產生了細小裂隙。谷歌已着手找到能夠將壓力均勻分佈在球囊面料上的摺疊和卷收方法。第二類問題是當工人用腳踩壓球囊面料時襪子將氣球輕微撕裂了。這可以用絨毛軟襪來解決，Cassidy說，「確實不一樣。襪子越軟，泄漏越少。」

隨着工作團隊將泄漏減少，氣球的飛行時間逐漸變長——從四天到六天，然後增加到一次飛行持續幾周。就11月的情況看，Cassidy說，有三分之二的氣球可以在空中飛行100天以上。

但讓氣球保持飄浮狀態只是這項工程遇到的第一個代表性問題。如何讓氣球保持在軌道上飛行才是更加困難的。

當谷歌第一次宣布這項工程時，我拍到了顏色明亮的裝置懸停在目標村落上方成百上千英尺的地方，用可能是世界上最長的繩索將其連接。這項工作在現實執行中會更複雜，但景象也更迷人。

首先，氣球離地升空超過60000英尺，到達平流層，並超過所有飛機的飛行高度，高到在地面上幾乎看不到它們。此外，這些氣球裝置無法在預定位置懸浮。它們被平流層時速高達100公里/小時的氣流持續吹着移動，讓原本計劃通過定位裝置提供穩定數據服務的想法徹底泡湯。

谷歌對此提出的應對方案是在空中同時部署一大群氣球，其中一些沿着其他氣球的航跡移動。通過這種方式，一旦其中一個氣球即將離開設定區域，另一個氣球恰好會到達這一區域，它們共同保證了連結信號始終處於活躍狀態。

谷歌輕描淡寫的用這個精妙的辦法就使得高性能飛行器（即氣球）能夠精確在軌道上運行。但這些都是低功率氣球，沒辦法直接控制他們的軌跡。你所能做的只能是調整它們的高度。對氣球的操控就是根據不同海拔的風速和方向，操縱氣球上下移動以捕捉到那些能夠讓氣球在所需軌道上運行的一連串氣流。

谷歌的工程師們知道這項工作異常艱難，他們把希望寄托于從國家氣象局的氣象氣球和檔案記錄來獲得風力和風向數據。可是他們沒有預料到這些風流是如此的不可預測。例如，國家氣象局可能報告說，在距地5萬5千英尺高空正向南颳著時速20英里的風，而在6萬5千英尺高空東南向的風速達到30英里每小時。基於線性插值法，谷歌會計算出，在6萬英尺高空，南向/東南向的風速是每小時25英里。有時這是正確的，但團隊有時也會發現，6萬英尺上空吹着完全相反方向的風。

對於這個問題有一個令人尷尬的例子，谷歌于5月份在巴西通信部長和Telefonica總裁面前為他們的氣球做了一次高調展示。「他們說從來沒有進行過現場演示，」 谷歌氣球項目負責人Cassidy說到，「第一個氣球升起時，我們對他們說，我們的模擬數據顯示這些氣球將向這個方向飛去。但氣球卻在所有人的注視下飛向另一個方向。」 這位面紅耳赤的項目負責人立刻要求將任性的氣球降下，並派出一輛卡車去12英裡外將其取回。接着他們升起了第二個氣球，這次風非常配合，當地學校的學生成功登錄上了網絡。

有跡象表明，Google有可能兌現這個承諾——給沒有互聯網服務的地區提供某種形式的互聯網接入服務。所有這些努力是否值得，完全取決於此類服務的速度和可靠性，以及維持他們運行的成本。

最初的想法是用氣球向地面基站傳輸Wi-Fi信號。但谷歌很快意識到功率限制所帶來的弊端與不受限制的頻譜帶來的便利相比更容易解決。於是谷歌開始和電信公司合作，在相同的LTE框架協議下提升原有蜂窩網絡的效率。本質上來說，在基於一個標準發射塔且採用相同LTE制式的條件下氣球是一種低成本、低功耗的選擇。谷歌方面表示如今向移動設備傳輸數據的速度可以達到5Mbps，固定裝置則達到22Mbps。而美國現在的平均寬帶速度是11Mbps。

通過與電信公司合作來提供服務，谷歌把自己從蜂窩數據的銷售和客服中抽身出來，同時也讓自己在國與國之間為爭奪2.6GHz頻段所涉及利益而產生紛爭時置身事外。同直接與客戶交涉以及遊說官僚機構相比，谷歌還是更擅長也更樂意解決複雜的工程技術問題。

通過一組基於算法定向的氣球來提供互聯網服務可能聽起來付出的成本過高，但Cassidy表示，事實上這種方案的成本比起建造和維護信號塔要低一個數量級，所以對於偏遠地區來說，這是更加經濟的選擇。儘管谷歌氣球的服務質量永遠也無法與Google Fiber媲美，但Cassidy深信谷歌能使這項服務取得長足進步，遠好於目前一些區域的網絡服務水平。我們對一些城市做過調研，這裡的人們通過城際客車上的Wi-Fi熱點上網，當客車到達時，人們的手機一下子就可以上網了。而當客車去到另外一個城市時，那裡又突然有了熱點（指這種互聯網服務無法持續和穩定）。

如果谷歌氣球獲得成功，谷歌也會面臨一系列質疑者老生常談的問題，例如，它會盈利嗎？國家會同意和信任谷歌使用他們自己國家的平流層領空嗎？谷歌X的負責人Astro Teller在6月份《連線》雜誌的後續採訪中稱氣球項目為「谷歌X孵化出的典範項目」。團隊完成了一項了不起的工作——駕馭了每隻氣球內10萬磅的壓力，而下次檢驗將是如果處理將「登月計劃」進行商業化的壓力。