- Stratosferski internet koristi HAPS platforme na gotovo 20 km nadmorske visine kako bi osigurao izravnu vezu s konvencionalnim mobilnim telefonima s niskom latencijom.
- Projekti poput Zephyra (Aalto HAPS) i Sceyeovih zračnih brodova nastoje prevladati Loonove nedostatke manevrirajućim zrakoplovima i autonomijom od nekoliko tjedana.
- Cilj ovih rješenja je smanjiti digitalni jaz u udaljenim područjima i konkurirati cijenom i kapacitetom sa satelitskim konstelacijama poput Starlinka.
Takozvani stratosferski internet prestao je biti futuristički koncept i postao je jedno od najtraženijih područja u telekomunikacijskoj industriji. Dok je svijet usredotočen na satelitske konstelacije poput Starlinka i OneWeba, skupina tvrtki snažno se trudi dovesti povezivost u gornju atmosferu koristeći zrakoplove i zračne brodove sposobne lebdjeti gotovo 20 kilometara iznad tla.
Ovaj novi tehnološki val ima vrlo jasan cilj: povezati 2.200 milijarde ljudi koji još uvijek imaju vrlo ograničen ili nikakav pristup internetu jer žive u ruralnim područjima, udaljenim otocima ili regijama gdje postavljanje optičkih kabela ili tornjeva za mobilne telefone nije isplativo. Time se želi natjecati sa satelitskim internetom nudeći alternativu s nižom latencijom, fleksibilnijom i, na papiru, jeftinijom za održavanje.
Što je točno stratosferski internet?
Kada govorimo o stratosferskom internetu, mislimo na korištenje platformi za velike visine (HAPS) , odnosno bespilotnih letjelica, dronova na solarni pogon ili zračnih brodova koji lete u stratosferi, obično između 18 i 21 kilometra iznad Zemljine površine. S te pozicije funkcioniraju poput tornjeva za mobilne telefone na nebu , pokrivajući ogromna područja podatkovnim i glasovnim signalima.
Glavna razlika u usporedbi sa satelitima je u tome što su ove platforme puno bliže Zemlji . To omogućuje smanjeno kašnjenje signala (latenciju), što je ključno za upotrebe koje zahtijevaju brz odgovor, poput videopoziva, online igara ili kritičnih aplikacija u hitnim slučajevima. Nadalje, mogu slati signal izravno na standardne mobilne telefone , bez potrebe za satelitskim antenama ili posebnom opremom u svakom domu.
Prema specijaliziranom časopisu MIT Technology Review, potencijal ovih HAPS-ova (platformi za velike visine) je ogroman za povezivanje udaljenih i rijetko naseljenih regija gdje je broj stanovnika toliko nizak da izgradnja zemaljske infrastrukture nije isplativa. Govorimo o malim otocima, planinskim selima, pustinjskim područjima ili šumama gdje je podizanje tornjeva ili polaganje optičkih kabela prava logistička i ekonomska glavobolja.
Sve se to javlja u kontekstu gdje, unatoč postojanju gotovo 10 000 aktivnih Starlink satelita i oko 650 OneWeb satelita , robusna pokrivenost još uvijek nije zajamčena na velikim područjima planeta. Drugim riječima, obećanje globalnog satelitskog interneta još uvijek ima značajne nedostatke, i tu stratosferski internet želi imati snažan utjecaj.
Presedan Loona, Googleovog projekta balona
Prije ove nove generacije platformi, jedan od najpoznatijih pokušaja bio je Loon, projekt Googlea X. Pokrenut 2011. godine, ideja mu je bila stvoriti mrežu balona na velikim visinama u stratosferi koji bi djelovali kao plutajuća telekomunikacijska mreža. Baloni su bili postavljeni na velikim visinama i teoretski su trebali ostati iznad određenih područja kako bi pružali internetsku uslugu.
Na papiru je zvučalo sjajno, ali u praksi su naišli na osnovni fizikalni problem: baloni su bili potpuno ovisni o strujama vjetra . Iako je sustav mogao mijenjati visinu kako bi iskoristio vjetrove iz različitih smjerova, bilo je vrlo teško zadržati balon točno tamo gdje je bio potreban dulje vrijeme.
Zbog te nepredvidljivosti, u zraku je bila potrebna ogromna flota balona kako bi se osiguralo da barem neki budu unutar područja usluge, što je povećalo troškove. Kako je projekt napredovao, postalo je jasno da je model ekonomski neisplativ . Nakon godina testiranja, Google je konačno ugasio Loon 2021. godine.
Unatoč tom neuspjehu, ideja o iskorištavanju stratosfere za povezivanje nije umrla. U međuvremenu, druge tvrtke već su neko vrijeme radile na upravljivijim HAPS-ovima ( platformama za velike visine), s dizajnom vrlo različitim od balona: manevarski zračni brodovi i dronovi s fiksnim krilima na solarnu energiju ili vodik. Ključ je bio stvoriti platformu koja bi mogla ostati gotovo nepomična iznad određene točke, bez oslanjanja na vjetar.
Danas tvrtke poput Aalto HAPS-a ili Sceyea tvrde da su riješile upravo tu slabu točku koja je potopila Loon, kombinirajući učinkovitiju aerodinamiku , inteligentnu avioniku i pogonske sustave sposobne za "usmjeravanje protiv vjetra" kako bi kompenzirali udare vjetra i usidrili se, u praksi, iznad određenog područja usluge.
Ključna prednost ovog novog vala projekata je njihova sposobnost da ostanu u zraku tjednima ili čak mjesecima , funkcionirajući kao prave plutajuće antene. Više ne govorimo o jednostavnim prototipovima: neke platforme su oborile značajne rekorde, pokazujući da tehnologija sazrijeva.
Jedno od najspominjanijih imena je Aalto HAPS , spin-off tvrtka europskog zrakoplovnog diva Airbusa. Njihov vodeći projekt je Zephyr , ultralaki dron na solarni pogon s rasponom krila od oko 25 metara . Ovo vozilo bilježi sve duže probne letove, dosegnuvši izvanrednu prekretnicu: 67 uzastopnih dana u zraku u travnju 2025., rekord unutar HAPS sektora.
S tehničkog stajališta, Zephyr je dizajniran za let u stratosferi i djelovanje kao toranj mobilne telefonije visoko iznad tla. Prema Pierre-Antoineu Aubourgu, glavnom tehnološkom direktoru Aalto HAPS-a, ideja je integrirati ga u komercijalne mreže mobilnih operatera tako da postane, u svim namjerama i svrhama, još jedna ćelija unutar mreže, samo što lebdi na visini od gotovo 20 kilometara.
Prva značajna komercijalna ispitivanja Zephyra održat će se u južnom Japanu , u suradnji s mobilnim operaterom NTT DOCOMO i tvrtkom za satelitske telekomunikacije Space Compass. Geografija Japana učinila ga je idealnim poligonom za testiranje: ima oko 430 naseljenih otoka , od kojih su mnogi planinski, udaljeni i s relativno malom populacijom, što uvelike komplicira postavljanje tradicionalne infrastrukture.
U ovim japanskim ispitivanjima, Zephyr će emitirati brzu 5G povezivost izravno na standardne pametne telefone, bez potrebe za posebnom instalacijom od strane korisnika. Frekvencija i način na koji je integriran u mrežu učinit će prijelaz s prizemne ćelije na stratosfersku platformu praktički neprimjetnim za nekoga na tlu.
Stratosferski zračni brodovi i novi dizajni HAPS-a
Osim dronova s fiksnim krilima poput Zephyra, još jedno područje značajnog interesa u ovom sektoru su stratosferski zračni brodovi . Tu nastupa Sceye, tvrtka sa sjedištem u Novom Meksiku (SAD) koja je razvila veliki aerostat, dug otprilike 65 metara, pod tlakom i pokretan solarnom energijom i helijem.
Osnivač i izvršni direktor tvrtke Sceye, Mikkel Frandsen, tvrdi da je njegova tvrtka postigla ono što Loon nije mogao, zahvaljujući kombinaciji upravljivog oblika zračnog broda , napredne avionike i baterija sljedeće generacije. Ove baterije napajaju električni ventilator koji omogućuje zračnom brodu da se "upravlja uz vjetar", što znači da može suprotstaviti strujama vjetra i održati svoj položaj iznad željenog područja.
Ovaj dizajn nudi dodatnu prednost: velika površina zračnog broda omogućuje integraciju solarnih panela i baterija velikog kapaciteta , kao i nosivost od preko 250 kilograma. To omogućuje platformi da održava potrebnu energiju tijekom dnevnih i noćnih ciklusa te da ostane stabilna i na visini i u položaju, što je ključno za kontinuiranu uslugu.
Sceye također ima za cilj Japan za svoja prva predkomercijalna ispitivanja stratosferske povezivosti. Tvrtka je sklopila partnerstvo sa SoftBankom, jednim od japanskih telekomunikacijskih divova, koji HAPS vidi kao način da svoje mreže podigne "na višu razinu" i pokrije ruralna ili otočna područja koja su trenutno u digitalnom limbu.
U međuvremenu, drugi veliki igrači poduzimaju poteze. Londonski World Mobile preuzeo je Stratospheric Platforms i radi na stratosferskoj bespilotnoj letjelici na vodikov pogon opremljenoj fazno raspoređenom antenom koja, prema planovima, može isporučiti do 200 Mbps za oko 500 000 istovremenih korisnika na području od oko 15 000 km², što je otprilike ekvivalentno pokrivenosti više od 500 tradicionalnih tornjeva mobilne telefonije.
Prednosti u odnosu na satelitski internet i zemaljsku infrastrukturu
Interes za stratosferski internet ne odnosi se samo na spektakl gledanja zračnih brodova i dronova visoko na nebu. Glavna motivacija je ekonomska i operativna: učiniti povezivost profitabilnom u područjima gdje trenutno nije i fleksibilnije nadopuniti postojeće mreže.
Jedna od uobičajenih kritika satelitskog interneta, čak i naprednih sustava poput Starlinka, jest da se propusnost razrjeđuje kada je mnogo korisnika koncentrirano na istom području. Budući da se sateliti nalaze u niskoj Zemljinoj orbiti, njihov "konus pokrivenosti" je vrlo širok, poput snopa svjetiljke: izvrsno za područja s raspršenim korisnicima, ali problematično kada se gustoća korisnika poveća.
Postoje vrlo jasni primjeri: u konfliktnim zonama, poput bojišnice u Ukrajini, zabilježen je pad performansi Starlinka s vršnih 220 Mbps na samo 10 Mbps kada potrošnja poraste , na primjer, s mnogo dronova i kopnenih robota koji su istovremeno povezani. U Indoneziji, otočnoj naciji s geografijom sličnom Japanu, neki su korisnici također prijavili gubitak brzine kako su im se pretplate povećavale.
Frandsen ide toliko daleko da tvrdi da optimalne performanse Starlinka počinju patiti kada gustoća premaši otprilike jednog korisnika po kvadratnom kilometru , što se može dogoditi čak i u otočnim zajednicama koje, iako nisu ogromne, koncentriraju stotine ili tisuće ljudi na malom području. Ovo ograničenje navodi operatere da traže alternative za određene regije.
S druge strane, HAPS može lebdjeti iznad određene regije i prilagođavati broj platformi prema stvarnoj potražnji, bez potrebe za raspoređivanjem cijelih konstelacija za jednu zemlju ili područje. Kao što Aubourg sažima, ako je potrebna pokrivenost u određenom području, dovoljan je jedan stratosferski zrakoplov; ako je potreban veći kapacitet, dodaje se više zrakoplova, ali na mnogo granularniji način.
Troškovi, poslovni modeli i tržišni potencijal
Ključna točka u ovoj priči je koliko će ova vrsta povezivosti zapravo koštati u usporedbi s alternativama. Trenutno je satelitski internet i dalje preskup za mnoge korisnike u zemljama u razvoju. Cijene Starlinka počinju od oko 10 dolara mjesečno u nekim dijelovima Afrike, ali milijuni ljudi u tim zemljama žive s jedva 2 dolara dnevno, tako da im usluga jednostavno nije isplativa.
Tvrtke poput Aalto HAPS-a i Sceyea tvrde da njihove platforme mogu smanjiti troškove implementacije po korisniku u usporedbi sa satelitima i zemaljskom infrastrukturom u udaljenim područjima. Pokrivanjem velikih regija s manje zrakoplova i bez potrebe za postavljanjem tisuća tornjeva, smanjuju se i početni troškovi ulaganja i troškovi održavanja, što bi se, teoretski, trebalo pretvoriti u niže cijene za krajnjeg korisnika.
World Mobile je sa svoje strane iznio vrlo konkretne brojke. Prema Richardu Deakinu, voditelju odjela za stratosferu, devet platformi Stratomast bilo bi dovoljno za pružanje brze usluge 5,5 milijuna stanovnika Škotske po ukupnom trošku od približno 40 milijuna funti godišnje. U svakodnevnim terminima, to bi bilo ekvivalentno oko 60 penija po osobi mjesečno , što je znatno manje od trenutnih pretplata na Starlink u Velikoj Britaniji, koje iznose oko 75 funti mjesečno.
Unatoč tome, industrijski analitičari zadržavaju oprezan stav. Studije poput onih tvrtke Analysis Mason predviđaju da bi tržište HAPS-a moglo doseći oko 1.900 milijardi dolara do 2033., što je skromna brojka u usporedbi s procjenama za industriju satelitskog interneta, koja bi do 2030. mogla doseći oko 33.440 milijarde dolara. Drugim riječima, tržište satelita predvidljivo će biti puno veće, ali HAPS ima za cilj osvojiti vrlo specifične i strateške niše.
Vrijedi zapamtiti da HAPS tehnologija nije nov koncept . Istražuje se od 1990-ih, gotovo paralelno s razvojem mega-konstelacija satelita. Međutim, pad troškova svemirskih lansiranja i ogromna ulaganja tvrtki poput SpaceX-a značili su da su stratosferska rješenja na neko vrijeme stavljena u drugi plan. Sada se snažno vraćaju zahvaljujući poboljšanjima materijala, baterija, solarnih panela i upravljačkih sustava.
Regulacija, sigurnost i aplikacije izvan pristupa internetu
Da bi stratosferski internet postao uobičajen, nije dovoljno imati tehnologiju spremnu; regulatori je moraju smatrati održivom i sigurnom. U tom smislu, američka Federalna uprava za zrakoplovstvo (FAA) počela je poduzimati mjere, objavljujući dokument od otprilike 50 stranica koji istražuje kako integrirati značajan broj HAPS platformi u američki zračni prostor.
Ovaj regulatorni interes nije slučajan. U Sjedinjenim Državama još uvijek postoji oko 8 milijuna nepriključenih kućanstava , što je oko 4,5% stanovništva, prema podacima iz Američkog istraživanja zajednice koje je proveo Ured za popis stanovništva. Za zagovornike brzih mobilnih platformi (HAPS), ove platforme mogu ponuditi jeftinije i fleksibilnije rješenje od postavljanja novih optičkih mreža ili nastavka širenja tradicionalne mobilne infrastrukture.
Osim pristupa internetu, stratosferske platforme imaju niz drugih vrlo obećavajućih primjena . Vlade i sigurnosne snage mogu ih koristiti za nadzor granica, kontrolu pomorskog ili zračnog prometa, izviđačke misije i hitnu komunikaciju u prirodnim katastrofama ili oružanim sukobima, gdje zemaljska infrastruktura može biti uništena ili učinjena neupotrebljivom.
U području civilne zaštite i okoliša, HAPS-ovi služe kao platforme za promatranje i daljinsko istraživanje : rano otkrivanje šumskih požara, praćenje vremena, praćenje emisija i kontrola izlijevanja onečišćujućih tvari. Njihova sposobnost da ostanu iznad istog područja dulje vrijeme čini ih idealnim alatom za ove vrste dugotrajnih zadataka.
Također počinju istraživati egzotičnije komercijalne mogućnosti, poput stratosferskih turističkih zračnih brodova koji bi putnike odveli do "ruba svemira" i ponudili iskustva leta na velikim visinama. Iste te platforme mogle bi prevoziti znanstveni ili tehnološki teret i služiti kao poligoni za nove senzore, kamere ili komunikacijske sustave.
NASSAT i rješenja za povezivost za HAPS
Uz razvoj zrakoplova i zračnih brodova, stvaraju se specifična komunikacijska rješenja koja omogućuju tim platformama besprijekornu integraciju sa satelitskim i zemaljskim mrežama. Jedan primjer je NASSAT, koji radi na naprednim sustavima povezivanja dizajniranim za rad duž osi Satelit/Stratosfera/Zemlja i pružanje robusnih veza na velikim visinama.
NASSAT-ova rješenja uključuju ravne elektroničke antene bez pokretnih dijelova , s elektroničkim upravljanjem snopom, automatskim preuzimanjem signala i dinamičkim prebacivanjem polarizacije. Ove antene dizajnirane su za podršku brzom prebacivanju između različitih HTS i VHTS satelita, održavajući latenciju manju od približno 35 milisekundi, čak i u zahtjevnim uvjetima.
U segmentu od stratosfere do razine tla, ovi prijedlozi kombiniraju tehnologije poput masivnog MIMO-a i 3D oblikovanja snopa , s mogućnošću rada u pojasevima poput S-pojasa kako bi se poboljšala otpornost na smetnje i nepovoljne atmosferske uvjete. Sve se to oslanja na napredne materijale poput aerogela, Kaptona, teflona i karbonskih vlakana, kao i na sustave toplinske kontrole sposobne za održavanje unutarnjih temperatura oko 25 °C kada vanjske temperature dosegnu -70 °C.
Osim isključivo tehničkih aspekata, NASSAT naglašava da mnogim HAPS projektima još uvijek nedostaju sveobuhvatna komunikacijska rješenja te da postoji značajna prilika za tvrtke koje mogu ponuditi cjelovite pakete, od antene do integracije s mrežama operatera i javnim agencijama. Iz tog razloga surađuje i s vladinim subjektima i s privatnim tvrtkama te zrakoplovnim konzorcijima.
Ako se svi ovi dijelovi uspješno slože, stratosferski internet je u dobroj poziciji da postane pravi dodatak satelitskim i zemaljskim mrežama , posebno u ruralnim, otočnim ili područjima pogođenim katastrofama gdje je postavljanje tradicionalnih antena sporo, skupo ili nepraktično. Ono što će se u nadolazećim godinama dogoditi u Japanu, Indoneziji, Škotskoj ili dijelovima Afrike bit će ključno u određivanju u kojoj mjeri ove platforme mogu ispuniti svoje obećanje o istinskom premošćivanju digitalnog jaza i izravnoj konkurenciji s divovima poput Starlinka.
