英国BAE系统公司正在为旗下PHASA-35高空太阳能无人机增加一种全新的无线供电能力，通过地面站向飞行中的无人机定向发射微波能量，为其补充电力。该项目获得英国高级研究与发明局（ARIA）1570万英镑、约2100万美元的合同支持，目标是在未来三年半内完成技术研发和飞行验证。如果测试成功，这种方式有望解决太阳能高空无人机在夜间以及冬季缺乏阳光时难以维持飞行的问题。

PHASA-35是一种高空长航时太阳能无人机，也被归类为“高空伪卫星”（HAPS）。它设计在约2万米以上的平流层运行，可以避开大部分天气系统以及传统航空交通，在约90公里/小时的速度下持续巡航。飞机拥有35米长的碳纤维复合材料机翼，机身重量非常轻，机翼表面布置太阳能电池，为电动机和机载设备提供能源。

这类飞机的最大优势是能够长期停留在指定区域上空执行任务。与需要发射进入太空的传统卫星相比，高空太阳能无人机的部署成本更低，而且可以像普通飞机一样改变任务区域。PHASA-35未来可以承担通信中继、地球观测、监视以及其他需要长时间持续工作的任务。

理论上，PHASA-35能够依靠白天的太阳能发电，同时将多余电力储存在电池中，用于夜间维持飞行。BAE系统公司此前一直将最长连续飞行一年作为这款飞机的目标。不过，这一能力高度依赖当地的日照条件。

在赤道附近，由于全年昼夜长度变化较小，太阳能无人机比较容易获得足够的日照。但在英国等高纬度地区，情况就完全不同。冬季白昼时间明显缩短，夜晚变长，某些时期甚至可能出现连续很长时间缺乏有效阳光的情况。对于需要始终保持高度的飞机而言，电池容量最终会成为决定飞行时间的关键限制。

如果为了应对漫长冬夜而增加大量电池，又会进一步增加飞机重量。对于PHASA-35这种极端轻量化的太阳能飞机来说，重量增加会直接影响飞行效率，同时还会挤占原本可以用于通信设备、传感器和其他任务载荷的重量空间。

ARIA因此启动了“持久大气平台”项目，希望开发一种能够让高空太阳能平台摆脱昼夜和季节限制的新型能源系统。BAE系统公司的子公司Prismatic将以PHASA-35作为实际飞行验证平台，在未来三年半内分阶段开发并测试地面无线供能技术。

其基本原理是从地面建设专门的能源发射站，将电能转换成定向微波束，并将能量精确地发送至位于高空的PHASA-35。飞机机翼内部将集成专门的接收装置，把接收到的微波能量重新转换为电能，再供给飞机的电动机和电池系统。

这种方案与传统意义上的无线充电存在明显区别。无人机并不会降落到地面或者接触任何充电设备，而是在数万米高空持续飞行的同时，通过地面设备远距离接收能源。因此，只要地面站能够持续向飞机所在位置提供能量，即使太阳已经落山，PHASA-35仍然可以继续飞行。

对于高空太阳能无人机而言，这种技术最大的意义并不只是延长夜间飞行时间，而是有可能重新分配飞机有限的重量预算。如果飞机不再需要携带足以应付漫长冬季夜晚的大容量电池，就可以减少电池重量，把释放出来的重量用于增加通信设备、雷达、光电传感器或者其他任务载荷。

BAE系统公司表示，PHASA-35此前已经证明了自己可以作为一种低成本的卫星替代平台，而此次项目将进一步探索如何让这种飞机具备更强的持续工作能力。最终目标是让太阳能高空平台不再受季节性日照限制，从而真正实现全年长期驻空。

PHASA-35此前已经完成多项飞行和耐久性测试。该飞机于2020年完成首次飞行，此后还进行了持续数十小时的耐久测试以及搭载传感器的综合验证。按照设计，它可以在平流层中长期运行，并承担传统卫星以及部分有人驾驶飞机难以经济执行的任务。

如果地面微波供能技术最终获得验证，这种飞机的应用范围可能进一步扩大。对于通信任务而言，高空平台可以长期悬停在目标区域上空，为偏远地区提供通信中继；对于监视和地球观测任务，则可以长时间保持在固定区域附近，而不需要像普通无人机一样频繁降落充电。

不过，地面向高空飞机进行无线供能仍然面临不少技术问题，包括微波能量传输效率、远距离波束控制、飞机接收设备重量、复杂天气条件下的能量传输以及飞行安全等。此次项目的核心之一，就是通过实际飞行演示验证这种技术能否在真实的大气环境中稳定工作。

ARIA的合同将分三个阶段推进，并最终以PHASA-35搭载完整系统进行综合飞行演示作为目标。如果最终成功，太阳能高空无人机就可能从“白天依靠太阳、夜间依靠电池”的运行模式，进一步转向“太阳能与地面无线供能结合”的全天候能源体系。

对于PHASA-35而言，这意味着其原本最大的弱点——夜间和冬季日照不足——有望通过来自地面的能源补给得到解决。对于整个HAPS领域而言，这种技术则可能让高空太阳能飞机真正具备全年持续驻空的能力，在某些通信、监视和地球观测任务中形成介于传统飞机和卫星之间的一种全新平台。