「五一」假期將至，本港多地預計將舉行無人機表演以增添節日氣氛。然而，香港天文台近日錄得的電離層閃爍活動，卻為這些精彩的空中匯演帶來了不確定性。這不僅是關乎表演能否順利進行的小事，更牽涉到精密科技在複雜自然環境下面臨的挑戰，以及如何確保公共安全。
天文異象：電離層閃爍的神秘面紗
想像一下，地球的大氣層頂端，距離地面約80到600公里處，有一層充滿帶電粒子（電子和離子）的區域，這就是電離層。電離層對無線電波有著重要的影響，它可以反射或改變無線電波的傳播路徑，這也是為什麼我們可以透過短波收音機接收到遠距離廣播的原因。然而，當太陽活動增強，例如發生太陽耀斑，釋放出強烈的X射線和極紫外輻射時，就會對電離層產生干擾，導致其中的電子密度分布變得不均勻，形成小尺度的結構。當無線電波穿過這些不均勻區域時，訊號的強度和相位會產生快速的變化，這種現象就被稱為「電離層閃爍」（ionospheric scintillation）。
電離層閃爍並非罕見的天文現象，它在低緯度和高緯度地區較為常見，而在中緯度地區則顯著較少。 然而，香港正處於一個可能較易受電離層閃爍影響的區域。 這種閃爍會導致無線電訊號出現噪音、失真甚至衰減，嚴重時甚至可能使訊號中斷。 天文台近年來對電離層閃爍的監測日益重視，特別是在大型公眾活動前，更會密切關注相關情況。
無人機的「迷航」危機：定位系統的脆弱性
現代無人機表演的核心技術，在於依賴全球定位系統（GPS）或更廣泛的全球導航衛星系統（GNSS）來精確定位和導航。 這些系統通過接收來自衛星的無線電訊號來計算自身的位置。然而，這些衛星訊號在抵達地面接收器之前，必須穿過地球的電離層。
電離層閃爍對無人機表演構成直接威脅，正是因為它會嚴重影響GNSS訊號的質量。輕微的閃爍可能降低定位結果的準確性和可信度，而嚴重的閃爍情況則會阻止GNSS接收器鎖定訊號，導致無法計算精確位置。 對於需要數百甚至上千架無人機在空中協同作業、排列出複雜圖案的大型匯演而言，厘米級的精準定位是必不可少的。 無人機總會主席楊景賞曾指出，無人機表演對衛星定位接收的誤差值要求非常高，只能在5至10厘米範圍內。 然而，嚴重的電離層閃爍可能導致誤差值擴大近20倍，達到1米左右。
試想一下，數千架無人機在空中，如果定位誤差達到1米，它們將無法保持預定的隊形，圖案會散開，甚至可能發生碰撞，釀成意外。 這也是為何去年國慶期間，香港的無人機表演因電離層閃爍而被迫取消的原因。 當時，表演團隊在演出前發現無人機系統受到嚴重干擾，RTK定位（一種高精度定位技術）的精度出現問題，經排查後證實與電離層閃爍有關。 即使是數十公里外的地區，電離層閃爍的情況也可能完全不同，這解釋了為何同一時間深圳的無人機表演可以照常進行，而香港卻不行。 安全考量是取消表演的首要原因，因為勉強起飛可能會危及公眾安全。
未來展望：應對太空天氣挑戰
天文台過去兩晚錄得電離層閃爍活動，正是在提醒我們這種不確定性的存在。儘管天文台會持續密切監察情況，但電離層閃爍具有即時性和難以預測的特性，屬於不可抗力的天文現象。這意味著，即使在表演前進行測試時一切正常，演出期間也可能突然受到干擾。
這次事件凸顯了在規劃依賴衛星定位的大型戶外活動時，必須充分考慮太空天氣的影響。雖然天文台並不負責監測或預警太陽風暴，主要工作是進行公眾教育，但政府部門在未來籌辦類似活動時，可以從過往經驗中吸取教訓，例如考慮制定更完善的應急預案，並加強與專業機構的溝通與協作。
同時，科技的發展或許能提供新的解決方案。例如，研究更抗干擾的定位技術，或者探索不完全依賴GNSS的無人機編隊控制系統。然而，這些都需要時間和投入。
節日氣氛與自然變數的博弈
五一黃金周是重要的節日，無人機表演作為一種新穎的慶祝方式，能夠吸引大量市民和遊客，增添歡樂氣氛，同時展現城市的科技魅力。旅發局和屯門黃金海岸都計劃在五一當晚舉行無人機表演。然而，電離層閃爍的存在，就像一朵飄忽不定的烏雲，為這些期待中的表演蒙上了一層陰影。
公眾對無人機表演的期待可以理解，尤其是經歷過多次表演臨時取消後。然而，面對無法掌控的自然力量，安全永遠是第一位的。市民和遊客也應對此有所理解，天文現象的影響並非人力所能控制。
結語：與天共舞的挑戰
電離層閃爍對無人機表演的影響，是科技與自然的較量，也是現代生活對太空天氣依賴程度日益加深的縮影。這提醒我們，在追求創新和精彩的同時，也必須尊重並了解我們所處的自然環境。希望在未來，隨著科技的進步和對太空天氣研究的深入，我們能找到更好的方法，讓無人機在夜空中自由起舞，不受「太空風暴」的困擾，為市民和遊客帶來更多難忘的時刻。
