議論風生/「電離層閃爍」背後的科技與自然博弈\冼漢廸
近日，西九文化區和國慶煙花匯演的無人機表演都因「電離層閃爍」取消，讓這個平日裏或許並不常為人所知的自然現象，突然間成為市民口中的熱門話題。
無人機表演需要借助衛星進行定位，衛星的無線電信號從高空傳播到無人機所處的低空，需要經過距地面60公里到1000公里範圍內的一個特殊區域——電離層。我們可將電離層當作連接高空衛星與低空無人機的「橋樑」。電離層由自由電子、正負離子等帶電粒子組成，這些帶電粒子會影響無線電信號的傳播。如反射，使無線電信號能夠從發射點傳播到更遠的地方；折射，使無線電信號的傳播路徑延長或縮短；吸收，導致信號衰減影響通信質量。電離層並不是整體靜止的，帶電粒子會隨機流動，也會被太陽風、地磁活動等各種原因擾動，導致帶電粒子分布發生不規則變化，形成不均勻的結構，對無線電信號的傳播產生不可預測的干擾，導致信號減弱，甚至丟失，產生「電離層閃爍」現象。我們可以想像連接衛星和無人機的「橋樑」上布滿了障礙，甚至發生斷裂，導致無線電信號無法「通行」。這種情況下，無人機的定位會受到極大影響，導致表演無法正常進行。
不規則結構可迅速改變
10月1日晚，香港取消無人機表演，而深圳則仍然進行，引起了網友的疑惑和討論。雖然香港維多利亞港與深圳福田等區相距僅幾十公里，但電離層狀態的差異卻可能會很大。這種差異性主要由於電離層不規則結構的複雜性和動態變化，這些不規則結構可以在短時間內迅速改變，影響不同區域的信號傳播。
據中國氣象局發布的《導航與定位》一文指出，「實驗表明：電離層F區不規則結構的空間尺度由幾厘米至幾百公里，跨越7個數量級。引起電離層閃爍的那部分不規則結構的空間尺度可由幾十厘米至幾十公里，它們主要出現在200至1000公里高度，特別是250至400公里高度的夜間F層中，尤其在午夜前最為嚴重。」
由此可見，造成電離層閃爍的不規則結構空間尺度各異，可能導致相鄰地區面臨截然不同的電離層環境。此外，10月2日深圳發布的通知中提及，因電離層變化等不可抗力氣象因素的影響對全城無人機表演作出調整，並且可能提前、延後或取消，其中龍崗因氣象原因取消。這一通知亦進一步證明了電離層閃爍的複雜性和動態變化。
連續取消的無人機表演，雖令期待中的市民和旅客留下了些許遺憾，但也讓我們更加深入地認識到，科技與自然之間的微妙平衡。實際上，我們日常生活中也可能受到「電離層閃爍」現象的影響，如手機導航突然失去信號，或者定位產生偏移。此外，導致電離層閃爍現象的外部因素之一——太陽風，也正是形成極光現象的重要因素，為夜空增添了一抹浪漫與神秘。自然界的神奇力量，既考驗着我們，也贈予我們如極光般璀璨的自然奇觀。它們提醒我們，即使科技不斷進步，我們仍需對自然界的力量保持敬畏和尊重之心。
探索新技術減少依賴衛星
展望未來，科技界正積極探索電離層閃爍問題的解決方案，如監測技術、預報模型、信號矯正技術等。同時，無人機有關的技術也在不斷進步，如超寬帶（UWB）和射頻（RF）等技術，可以讓無人機減少或擺脫對衛星定位的依賴。尤其隨着人工智能的快速發展，無人機通過部署深度學習和自主導航算法，相信能實現更精準和靈活的飛行控制，既增強其自主性，又能確保在無衛星信號環境下的安全飛行能力。
港區全國人大代表、互聯網專業協會會長
