日本TOPPAN Holdings與SoftBank共同開發了應用於高空平台通訊系統(High Altitude Platform Station; HAPS)機體的超輕量、高耐久性機翼膜材,以及可重現平流層環境的評估方法。此成果結合SoftBank在HAPS飛行運用的經驗,以及TOPPAN在包裝薄膜高機能化與建材耐候測試技術,目標在於解決既有翼膜在平流層強紫外線、臭氧、極低溫環境下性能衰退的問題,支援HAPS長期運行。新材料預計導入SoftBank規劃於2029年後商業化的HTA型(重於空氣、利用升力飛行)HAPS機體。
HAPS被視為「空中基地台」,透過滯空於平流層的無人飛行器提供通訊服務,可應用於大型災害後通訊恢復,以及山區、離島等地面基地台訊號難以涵蓋的區域。然而平流層環境極為嚴苛,須承受強烈紫外線、高濃度臭氧與極端低溫,一般泛用薄膜材料容易強度下降而成為商用化瓶頸。
此次開發的新型翼膜材料利用TOPPAN塗佈技術,在具備耐低溫衝擊性能的特殊樹脂上精密積層自有材料,將整體膜材結構予以最佳化。雖然重量與既有泛用薄膜相當甚至更低,但即使表面產生損傷,也能抑制裂痕在受力狀態下擴大,兼具輕量化與安全性。
SoftBank則提供實際HAPS飛行所取得的平流層環境數據,包括溫度變化、短波長紫外線(UV-C)曝露條件,同時定義翼膜的性能需求。TOPPAN依據這些資料,導入建材耐候設計技術,開發可適應平流層劇烈環境變化的高耐久膜材。此材料可承受約-50~-95℃低溫,以及日照造成約100℃高溫的劇烈溫差,並具備對高強度UV-C與10~20 ppm高濃度臭氧的耐候能力。此外,TOPPAN也建立新的測試平台,可模擬平流層極低溫環境,並進行短波紫外線與臭氧同步曝露測試,以掌握材料劣化機制並回饋至產品設計,提升材料可靠度與開發效率。
雙方規劃至2027年度前,進一步提升翼膜材料的輕量化與高強度性能,完成平流層耐久驗證;至2028年度前建立穩定品質與量產技術。除了供應2029年後商用HAPS服務使用之外,未來亦將拓展至其他需高耐久性能的航空與工業應用領域。