还是在人造地球卫星出现前两年，美国电视网首次决定对古巴播出世界棒球系列赛，当时古巴不在任何电视塔的射程范围内。因此科技人员在DC-3飞机上安装了天线，让飞机在佛罗里达海峡上空盘旋，向哈瓦那转播。古巴的棒球迷欣赏到了球星左外场手S · 阿莫罗斯出色的跑动接球，处于劣势的布鲁克林道奇队战胜了强大的纽约美国人队。

此后45年来，再也无人动用飞机来传送电视图像。在赤道上空22000英里处绕轨道运行的通信卫星工作得很好，干吗要用飞机呢？比较起来，飞机似乎没有什么用处。飞机在空中只能停留有限的时间。它必须飞得很快以产生升力，得燃烧大量的燃料。尤为糟糕的是，它们极易受风和云的影响，使航向出错，飞机上的传播技术设备的信号强度会大幅度地变动，不能精确地指向地面上的用户。

但到2003年6月以后，由于称做“赫利俄斯”（Helios）的遥控飞机（它只要靠阳光和水就能一次飞行几个月）的出现，情况将会发生根本的变化。“赫利俄斯”是一个巨大的薄纸状的翼状物，宽74米，有8个螺旋桨和5个小的起落架吊舱一字儿排开，恰似旗帜一样。而且它能够在越出内大气层与平流层间分界线相当距离的18公里处飞行。在这样的高度没有商务空运，几乎没有狂暴的喷气流。“赫利俄斯”以自行车的速度盘旋飞行，可“停驻”在某一城市上空。“赫利俄斯”装备了传播技术设备，就成了“大气层卫星”，能够对下方的人口稠密地区发电子信函、电脑游戏项目、网页和电视节目。

大气层卫星的概念并不新鲜

多年来，航空航天工程技术人员一向提出用大气层卫星来解决原来通过高轨道卫星传播的问题。直到最近，该技术还没有真正成为可行的选择方案。但现在由于美国航空航天局（NASA）及其非公开的合伙部门加利福尼亚锡米谷的航空反潜战环境局（Aero-Viroment）的努力，“赫利俄斯”可能快要解决这一问题了。或许会导致意外的派生物，从“赫利俄斯”的情况看，似乎已经创造了能不断飞行的飞机。

眼下，美国航空航天局和航空反潜战环境局正在开发“赫利俄斯”——主要用来代替通信卫星。据美国航空航天局说，“赫利俄斯”在各方面都胜过卫星。

卫星的信号成圆锥形铺开，到达地球时，往往覆盖数千平方英里的无人居住的海洋、湖泊和荒漠。而飞机则可有小得多的传播影响区。“用`赫利俄斯'就可集中覆盖所关注的地区，而不涉及大部分无人居住的地区”，加利福尼亚美国航空航天局德莱顿飞行研究中心“赫利俄斯”计划负责人J · 德尔弗莱特说。这对广播通讯功能的迅速扩大将大为有利。

此外，不停在赤道上空22000英里处而只在某城市上空60000英尺处徘徊，飞机就可以避免信号在太空中来回跳动造成的讨厌的信号滞后。“赫利俄斯”还可以飞回基地进行维修或安装新的通信设备。最大的优点还在于飞机费用低廉。发射高轨道地球同步卫星成本可能达10亿美元，而5架“赫利俄斯”的机群成本仅为1000万美元。

有些评论认为，这个主意听起来几乎好得令人难以置信。但如果发生故障，飞机上没有驾驶员来挽救危局。“联邦航空管理局能批准无人操纵的飞机在纽约上空飞行吗？”美国航空航天局在弗吉尼亚兰格莱研究中心的遥感专家S · 贝克问道。而且，在60000英尺高空处空气密度仅为海平面的20%，在这样的高处飞行十分困难。如美国SR-71间谍飞机等其他平流层飞机凭借快速飞行来克服这一困难。但为了能起到像稳定的卫星那样的作用，“赫利俄斯”必须飞得很慢——每小时不得超过30公里。

航空反潜战环境局“赫利俄斯”方案负责人K · 弗利蒂认为这些问题可以解决，他的公司拟订了积极的试验方案来证实这一点。1999年11月～12月，在加利福尼亚爱德华空军基地“赫利俄斯”样机作了6次飞行，高度达3000英尺，证明了可借改变其螺旋桨的速度起飞、盘旋和着陆。

正在研制的新一代航天飞机X-33

目前，“赫利俄斯”要回到航空反潜战环境局锡米谷工厂准备作更雄心勃勃的试验飞行。2001年年中，“赫利俄斯”将从爱德华空军基地起飞，缓缓爬升进入平流层，在飞回地面前，在干涸的湖泊上空10万英尺处作短暂停留。如试验取得成功，就证明了两点：一是“赫利俄斯”能够安然通过汹涌的低层大气，二是它能够产生足够的升力在超薄的平流层里飞行。

航空反潜战环境局的工程技术人员对成功充满了信心。他们指出，“赫利俄斯”不过是太阳能发动的“开拓者号”的一种大型飞机，“开拓者号”于1998年曾突破80000英尺的界线。像“开拓者号”一样，“赫利俄斯”得仅依靠太阳能螺旋桨爬升过气象恶劣的对流层。两年前，使用太阳能电池，“开拓者号”碳复合材料的翼梁和主横梁经受住了这种可能有暴风雨的航行。不仅如此，而且证实了电脑确能自动控制飞机。

下一次大型试验将在2003年6月进行，届时，“赫利俄斯”将尝试不用中途加燃料在60000英尺高空航行4天4夜。不过弗利蒂说，目标是飞行6个月甚或更长，还没有一架飞机能在一定程度上接近这一指标。“这基本上必须是迄今为止建造的最可靠的飞机。”

“赫利俄斯”将有赖于一种没有在飞机上试验过的装置进行长期飞行。“我们必须吸取从`开拓者号'学到的一切，还得加上蓄能装置”，弗利蒂说。“赫利俄斯”的螺旋桨必须一次数月不停地运转，即使夜间太阳能电池不工作时也不停，因此蓄能是十分关键的问题。

彻夜送电

为了解决能源问题，美国航空航天局及航空反潜战环境局在支持得克萨斯州林恩技术学院基地和马萨诸塞州的吉纳两家美国能量贮藏器公司间的竞争。这两家公司都在研究利用氢氧反应产生电能的轻型水基燃料电池。

白天，“赫利俄斯”利用固定在其半透明翼上部的太阳能电池的长带产生电能，同时还能吸收由云层反射回来的光。大部分太阳能将输送到螺旋桨，而部分太阳能则转移到电解装置——含有20升水的海绵状聚合物膜片的电池组。该装置利用电能把水分解为氢气和氧气，然后把氢氧分开、加压，储存备用。到了夜晚，把氢和氧送进燃料电池，二者重新结合，又生成水，释放出贮藏的能量。

在平流层寒冷的条件下防止渗漏极为困难。如燃料电池内的水冻结就会膨胀，使错综复杂的管道破裂。而“赫利俄斯”内部没有安装加热器乃至隔热层的空间。德尔弗莱特认为完全无此必要：“燃料电池的反应会产生相当数量的热，如能恰当地利用这一热量，预期就可防止上述问题”。

不仅如此，而且每个电池电解装置——飞机上要装两个——必须适合“赫利俄斯”内侧的起落架吊舱，后者高仅1.5米，宽仅60厘米。缩小电池是个棘手问题，因为这意味着要把气体加压至2.7兆帕（27倍于大气压），把水箱限制在可使用的大小范围内。

林恩技术学院基地下一步是试验加利福尼亚国家工艺系统的拉伊坎宁场所的高空试验室内的实物大小的样机，以模拟平流层的压力、温度和气流。但在此以前，如何克服在高压下操作的困难，还有许多工作要做。一旦气体被压缩，渗漏会迅即失控——要知道这种飞机将无人驾驶在人口稠密的城市上空飞行。

所以工程技术人员正在设计应急程序以使联邦航空局确信这种飞机不会在城市上空爆炸和倾泻垃圾。

“赫利俄斯”将安装传感器以发现有否渗漏，并安装安全阀以排气和关断液流。可借应急开关使整个系统停止运转，然后“赫利俄斯”可缓慢地滑回地面。它还设有应急缓降装置。

美国航空航天局及航空反潜战环境局的工程技术人员相信，如果在堵漏及使供水不受冻害方面取得成功，则他们将比谁都更接近于实现不停的飞行。“只要能不着陆或不加燃料而飞行数月，差不多就是持续不停的飞行”，弗利蒂说。或许今后5年内，达到了6个月飞行的长距离行程的纪录，说不定会有人说“让我乘坐`赫利俄斯'作一年的航行吧。”

[New Scientist，2000年7月22日]