- A sztratoszférikus internet közel 20 km-es magasságban HAPS platformokat használ, hogy alacsony késleltetésű kapcsolatot biztosítson közvetlenül a hagyományos mobiltelefonokhoz.
- Az olyan projektek, mint a Zephyr (Aalto HAPS) és a Sceye léghajói, a Loon hiányosságait igyekeznek leküzdeni a manőverezhető repülőgépekkel és a hetekig tartó autonómiával.
- Ezek a megoldások célja a digitális szakadék csökkentése a távoli területeken, valamint a Starlinkhez hasonló műholdkonstellációkkal való költség- és kapacitásverseny.
Az úgynevezett sztratoszférikus internet már nem futurisztikus koncepció, hanem a telekommunikációs iparág egyik legforróbb területévé vált. Míg a világ a Starlinkhez és a OneWebhez hasonló műholdkonstellációkra összpontosít, egy vállalatcsoport erőteljesen törekszik a felső légkör elérésére olyan repülőgépek és léghajók segítségével, amelyek képesek közel 20 kilométeres magasságban lebegni a föld felett.
Ennek az új technológiai hullámnak egyértelmű célja van: összekapcsolni azt a 2.200 milliárd embert , akiknek még mindig nagyon korlátozott vagy semmilyen internet-hozzáférésük nincs, mivel vidéki területeken, távoli szigeteken vagy olyan régiókban élnek, ahol az optikai kábelek vagy a mobil adótornyok kiépítése nem költséghatékony. Ezzel pedig arra törekszik, hogy versenyre keljen a műholdas internettel azáltal, hogy alacsonyabb késleltetésű, rugalmasabb és papíron olcsóbban fenntartható alternatívát kínál.
Mi is pontosan a sztratoszférikus internet?
Amikor sztratoszférikus internetről beszélünk, nagy magasságú platformok (HAPS) használatára utalunk , azaz pilóta nélküli repülőgépekre, napelemes drónokra vagy léghajókra, amelyek a sztratoszférában repülnek, jellemzően 18 és 21 kilométer közötti magasságban a Föld felszíne felett. Ebből a pozícióból úgy működnek, mint az égi adótornyok , hatalmas területeket lefedve adat- és hangjelekkel.
A műholdakkal szembeni fő különbség az, hogy ezek a platformok sokkal közelebb vannak a Földhöz . Ez lehetővé teszi a jel késleltetésének (latenciájának) csökkentését, ami kulcsfontosságú a gyors reagálást igénylő alkalmazásoknál, például videohívásoknál, online játékoknál vagy vészhelyzetben kritikus alkalmazásoknál. Továbbá közvetlenül a hagyományos mobiltelefonokra is küldhetik a jelet anélkül, hogy minden otthonban parabolaantennára vagy speciális berendezésre lenne szükség.
Az MIT Technology Review szakmagazin szerint ezeknek a HAPS-oknak (nagy magasságú platformoknak) óriási potenciálja van a távoli és ritkán lakott régiók összekapcsoltságának biztosításában , ahol a népesség olyan alacsony, hogy a földi infrastruktúra kiépítése nem költséghatékony. Kis szigetekről, hegyi falvakról, sivatagi területekről vagy erdőkről beszélünk, ahol a tornyok felállítása vagy az optikai kábelek lefektetése valódi logisztikai és gazdasági fejfájást okoz.
Mindez egy olyan környezetben merül fel, ahol a közel 10 000 aktív Starlink és mintegy 650 OneWeb műhold létezése ellenére a bolygó nagy területein még mindig nem garantált a robusztus lefedettség. Más szóval, a globális műholdas internet ígéretében továbbra is jelentős hiányosságok vannak, és itt kíván erős hatást elérni a sztratoszférikus internet.
A Loon, a Google léggömbprojektjének előzménye
Ezen új platformgeneráció előtt az egyik legismertebb próbálkozás a Google X projektje, a Loon volt . A 2011-ben indított projekt célja egy nagy magasságú léggömbökből álló hálózat létrehozása volt a sztratoszférában, amely lebegő telekommunikációs hálózatként működne. A léggömböket nagy magasságban helyezték el, és elméletileg meghatározott területek felett kellett volna maradniuk, hogy internetszolgáltatást nyújtsanak.
Papíron nagyszerűen hangzott, de a gyakorlatban egy alapvető fizikai problémába ütköztek: a lufik teljes mértékben a széláramlatoktól függtek . Bár a rendszer képes volt változtatni a magasságot, hogy kihasználja a különböző irányokból érkező szeleket, nagyon nehéz volt egy lufit hosszú ideig pontosan ott tartani, ahol szükség volt rá.
Ez a kiszámíthatatlanság hatalmas léggömbflottát tett szükségessé a levegőben, hogy legalább néhány a szolgáltatási területen belül legyen, ami megnövelte a költségeket. A projekt előrehaladtával világossá vált, hogy a modell gazdaságilag életképtelen . Évekig tartó tesztelés után a Google végül 2021-ben leállította a Loont.
A kudarc ellenére a sztratoszféra összekapcsolhatóságának kihasználásának ötlete nem halt meg. Eközben más cégek már egy ideje dolgoztak a jobban irányítható HAPS-okon (nagy magasságú platformokon), amelyek kialakítása nagyon eltért a léggömbökétől: manőverezhető léghajók és napenergiával vagy hidrogénnel hajtott merevszárnyú drónok. A kulcs egy olyan platform létrehozása volt, amely szinte mozdulatlanul tud maradni egy pont felett, anélkül, hogy a szélre támaszkodna.
Ma olyan cégek, mint az Aalto HAPS vagy a Sceye, azt állítják, hogy pontosan azt a gyenge pontot oldották meg, ami a Loon elsüllyedéséhez vezetett, kombinálva a hatékonyabb aerodinamikát , az intelligens avionikát és a meghajtási rendszereket, amelyek képesek "széllel szemben állni" a széllökések kompenzálására, és a gyakorlatban egy adott szolgáltatási terület felett lehorgonyozni.
Ezen új projekthullám legfontosabb előnye, hogy hetekig vagy akár hónapokig is képesek a levegőben maradni , valódi lebegő antennaként működve. Már nem egyszerű prototípusokról beszélünk: egyes platformok jelentős rekordokat döntöttek meg, ami azt mutatja, hogy a technológia fejlődik.
Az egyik legtöbbet emlegetett név az Aalto HAPS , az európai repülőgépipari óriás, az Airbus spin-off cége. Zászlóshajó projektjük a Zephyr , egy ultrakönnyű, napelemes drón, amelynek szárnyfesztávolsága körülbelül 25 méter . Ez a jármű egyre hosszabb tesztrepüléseket teljesít, és figyelemre méltó mérföldkövet ért el: 2025 áprilisában 67 egymást követő napot töltött a levegőben , ami rekord a HAPS szektorban.
Technikai szempontból a Zephyr a sztratoszférában való repülésre és a föld felett lebegő mobiltelefon-toronyként való működésre készült . Pierre-Antoine Aubourg, az Aalto HAPS technológiai igazgatója szerint az elképzelés az, hogy integrálják a kereskedelmi mobilszolgáltatók hálózataiba, így minden tekintetben egy újabb cellává válna a hálózaton belül, csaknem 20 kilométeres magasságban lebegve.
A Zephyr első jelentős kereskedelmi tesztjeire Dél-Japánban kerül sor , az NTT DOCOMO mobilszolgáltatóval és a Space Compass műholdas telekommunikációs vállalattal együttműködve. Japán földrajza ideális tesztterületté tette: mintegy 430 lakott szigettel rendelkezik , amelyek közül sok hegyvidéki, távoli és viszonylag kis népességű, ami nagyban megnehezíti a hagyományos infrastruktúra kiépítését.
Ezekben a japán tesztekben a Zephyr nagysebességű 5G kapcsolatot fog sugározni közvetlenül a hagyományos okostelefonokra, anélkül, hogy a felhasználónak bármilyen speciális telepítést kellene végeznie. A frekvencia és a hálózatba való integrálásának módja gyakorlatilag észrevehetetlenné teszi az átmenetet a földi celláról a sztratoszférikus platformra a földi tartózkodók számára.
Sztratoszférikus léghajók és új HAPS-tervek
A Zephyrhez hasonló merevszárnyú drónok mellett a szektor egy másik jelentős érdeklődésre számot tartó területe a sztratoszférikus léghajók . Itt jön a képbe a Sceye, egy új-mexikói (USA) székhelyű vállalat, amely egy körülbelül 65 méter hosszú, nyomás alatt lévő és napenergiával, valamint héliummal működő nagyméretű léghajót fejlesztett ki.
A Sceye alapítója és vezérigazgatója, Mikkel Frandsen azt állítja, hogy cége elérte azt, amit a Loon nem tudott, a léghajó irányítható alakjának , fejlett avionikájának és a következő generációs akkumulátoroknak köszönhetően. Ezek az akkumulátorok egy elektromos ventilátort működtetnek, amely lehetővé teszi a léghajó számára, hogy „széllel szemben kormányozzon”, ami azt jelenti, hogy képes ellensúlyozni a széláramlatokat, és megtartani a pozícióját a kívánt terület felett.
Ez a kialakítás további előnyt kínál: a léghajó nagy felülete lehetővé teszi napelemek és nagy kapacitású akkumulátorok integrálását , valamint több mint 250 kilogrammos teherbírást. Ez lehetővé teszi a platform számára, hogy a nappali ciklusok alatt fenntartsa a szükséges energiát, és mind magasságban, mind pozícióban stabil maradjon, ami elengedhetetlen a folyamatos üzemhez.
A Sceye Japánt is célba vette a sztratoszférikus összeköttetés első, kereskedelmi forgalomba hozatal előtti tesztelése céljából. A vállalat partnerségre lépett a SoftBankkal, az egyik japán telekommunikációs óriással, amely a HAPS-ban látja a hálózatok „következő szintre” emelésének és a jelenleg digitális bizonytalanságban lévő vidéki vagy szigeti területek lefedésének lehetőségét.
Eközben más jelentős szereplők is lépéseket tesznek. A londoni székhelyű World Mobile felvásárolta a Stratospheric Platforms vállalatot, és egy hidrogénhajtású, fázisvezérelt antennával felszerelt sztratoszférikus drónon dolgozik, amely a tervek szerint akár 200 Mbps sebességgel is képes adatot szolgáltatni mintegy 500 000 egyidejű felhasználónak körülbelül 15 000 km²-es területen, ami nagyjából több mint 500 hagyományos mobiltelefon-tornyok lefedettségének felel meg.
Előnyök a műholdas internettel és a földi infrastruktúrával szemben
A sztratoszférikus internet iránti érdeklődés nem csupán a léghajók és drónok látványáról szól a magasban az égen. A fő motiváció gazdasági és működési jellegű: a csatlakozást jövedelmezővé tenni azokon a területeken, ahol jelenleg nem az, és rugalmasabban kiegészíteni a meglévő hálózatokat.
A műholdas internettel – még a Starlinkhez hasonló fejlett rendszerekkel is – kapcsolatos egyik gyakori kritika az, hogy a sávszélesség csökken, ha sok felhasználó koncentrálódik ugyanazon a területen. Mivel a műholdak alacsony Föld körüli pályán keringenek, a „lefedettségi kúpjuk” nagyon széles, mint egy zseblámpa fénysugara: nagyszerű a szétszórt felhasználókkal rendelkező területeken, de problémás, ha az ügyfélsűrűség megnő.
Vannak erre egyértelmű példák: konfliktusövezetekben, például az ukrajnai frontvonalon, a Starlink teljesítménye a csúcssebességről 220 Mbps-ról akár 10 Mbps-ra is visszaesett a használat megugrásakor , például amikor sok drón és földi robot csatlakozik egyszerre. Indonéziában, egy Japánhoz bizonyos szempontból hasonló földrajzi fekvésű szigetországban, egyes felhasználók szintén sebességcsökkenésről számoltak be az előfizetéseik számának növekedésével.
Frandsen odáig megy, hogy azt állítja, a Starlink optimális teljesítménye akkor kezd romlani, amikor a sűrűség meghaladja a négyzetkilométerenkénti egy felhasználót , ami még a szigetlakó közösségekben is előfordulhat, amelyek bár nem hatalmasak, de több száz vagy több ezer embert koncentrálnak egy kis területen. Ez a korlátozás arra készteti az üzemeltetőket, hogy bizonyos régiók számára alternatívákat keressenek.
A HAPS ezzel szemben egy adott régió felett képes lebegni , és a platformok számát a tényleges igényeknek megfelelően módosítani anélkül, hogy teljes konstellációkat kellene telepíteni egyetlen országra vagy területre. Ahogy Aubourg összefoglalja, ha egy adott területen lefedettségre van szükség, egyetlen sztratoszférikus repülőgép elegendő; ha nagyobb kapacitásra van szükség, akkor további repülőgépeket adnak hozzá, de sokkal részletesebben.
Költségek, üzleti modellek és piaci potenciál
A történet egyik kulcskérdése, hogy mennyibe fog kerülni ez a fajta kapcsolat az alternatívákhoz képest. Jelenleg a műholdas internet továbbra is megfizethetetlenül drága sok felhasználó számára a fejlődő országokban. A Starlink díjai Afrika egyes részein havi 10 dollártól kezdődnek, de ezekben az országokban emberek milliói élnek alig napi 2 dollárból, így a szolgáltatás egyszerűen nem költséghatékony számukra.
Az olyan cégek, mint az Aalto HAPS és a Sceye, azzal érvelnek, hogy platformjaik csökkenthetik a felhasználónkénti telepítési költségeket a távoli területeken található műholdakhoz és földi infrastruktúrához képest. Azzal, hogy kevesebb repülőgéppel lefedik a nagyobb régiókat, és nincs szükség több ezer torony telepítésére, mind a kezdeti beruházási, mind a karbantartási költségek csökkennek, ami elméletileg alacsonyabb árakat eredményez a végfelhasználók számára.
A World Mobile a maga részéről nagyon konkrét számokat tett közzé. Richard Deakin, a sztratoszférikus részleg vezetője szerint kilenc Stratomast platform elegendő lenne ahhoz, hogy nagysebességű szolgáltatást nyújtson Skócia 5,5 millió lakosának, összesen körülbelül 40 millió font éves költséggel. A mindennapi életben ez körülbelül 60 pennyt jelentene személyenként havonta , ami jóval a jelenlegi Starlink előfizetési díjak alatt van az Egyesült Királyságban, amelyek körülbelül 75 font havonta.
Ennek ellenére az iparági elemzők óvatos álláspontot képviselnek. Az olyan tanulmányok, mint az Analysis Masoné, azt vetítik előre, hogy a HAPS piac 2033-ra elérheti az 1.900 milliárd dollár körüli értéket , ami szerény szám a műholdas internetes iparágra vonatkozó becslésekhez képest, amely 2030-ra elérheti a 33.440 milliárd dollár körüli értéket. Más szóval, a műholdas piac előreláthatólag sokkal nagyobb lesz, de a HAPS célja, hogy nagyon specifikus és stratégiai piaci réseket ragadjon meg.
Érdemes megjegyezni, hogy a HAPS technológia nem új keletű koncepció . Az 1990-es évek óta kutatják, szinte párhuzamosan a műholdak mega-konstellációinak fejlesztésével. Az űrbe való indítás költségeinek csökkenése és az olyan vállalatok, mint a SpaceX, hatalmas beruházásai miatt azonban a sztratoszférikus megoldások egy időre háttérbe szorultak. Most erőteljes visszatérést tapasztalnak az anyagok, akkumulátorok, napelemek és vezérlőrendszerek fejlődésének köszönhetően.
Szabályozás, biztonság és az internet-hozzáférésen túli alkalmazások
Ahhoz, hogy a sztratoszférikus internet elterjedjen, nem elég a technológia megléte; a szabályozó hatóságoknak életképesnek és biztonságosnak kell ítélniük azt. E tekintetben az Egyesült Államok Szövetségi Légügyi Hivatala (FAA) megkezdte a lépéseket, és közzétett egy nagyjából 50 oldalas dokumentumot, amely azt vizsgálja, hogyan lehet jelentős számú HAPS platformot integrálni az Egyesült Államok légterébe.
Ez a szabályozási érdeklődés nem véletlen. Az Egyesült Államokban még mindig körülbelül 8 millió háztartás nincs internet-hozzáféréssel , ami a lakosság mintegy 4,5%-a, derül ki az amerikai népszámlálási hivatal (Census Bureau) által végzett amerikai közösségi felmérés adataiból. A nagysebességű mobilplatformok (HAPS) támogatói számára ezek a platformok olcsóbb és rugalmasabb megoldást kínálhatnak, mint az új optikai hálózatok kiépítése vagy a hagyományos mobil infrastruktúra bővítésének folytatása.
Az internet-hozzáférés mellett a sztratoszférikus platformoknak számos más, nagyon ígéretes alkalmazási területe is van . A kormányok és a biztonsági erők felhasználhatják őket határőrizetre, tengeri vagy légiforgalmi irányításra, felderítő küldetésekre, valamint természeti katasztrófák vagy fegyveres konfliktusok esetén történő vészhelyzeti kommunikációra, ahol a földi infrastruktúra megsemmisülhet vagy használhatatlanná válhat.
A polgári védelem és a környezetvédelem területén a HAPS-ok megfigyelési és távérzékelési platformként szolgálnak : erdőtüzek korai észlelésére, időjárás-megfigyelésre, kibocsátás-ellenőrzésre és a szennyezőanyag-szennyezések ellenőrzésére. Az a képességük, hogy hosszabb ideig ugyanazon a régióban maradhatnak, ideális eszközzé teszi őket az ilyen típusú hosszan tartó feladatokhoz.
Emellett egzotikusabb kereskedelmi lehetőségeket is kezdenek felfedezni, például sztratoszférikus turisztikai léghajókat, amelyek az utasokat az „űr szélére” szállítják, és nagy magasságú repülési élményt kínálnak. Ugyanezek a platformok szállíthatnának tudományos vagy technológiai hasznos terheket, és tesztplatformként szolgálhatnának új érzékelők, kamerák vagy kommunikációs rendszerek számára.
NASSAT és csatlakozási megoldások HAPS-hoz
A repülőgépek és léghajók fejlesztése mellett olyan speciális kommunikációs megoldásokat is fejlesztenek , amelyek lehetővé teszik ezeknek a platformoknak a zökkenőmentes integrációját a műholdas és földi hálózatokkal. Egy példa erre a NASSAT, amely olyan fejlett csatlakozási rendszereken dolgozik, amelyeket a Műhold/Sztratoszféra/Föld tengely mentén való működésre terveztek , és nagy magasságban is robusztus kapcsolatokat biztosítanak.
A NASSAT megoldásai közé tartoznak a mozgó alkatrészek nélküli , lapos elektronikus antennák, amelyek elektronikus nyalábirányítással, automatikus jelvétellel és dinamikus polarizációváltással rendelkeznek. Ezeket az antennákat úgy tervezték, hogy támogassák a különböző HTS és VHTS műholdak közötti gyors váltást, és még nehéz körülmények között is körülbelül 35 milliszekundumnál kisebb késleltetést tartsanak fenn.
A sztratoszférikus és a földfelszíni szegmensben ezek a javaslatok olyan technológiákat ötvöznek, mint a masszív MIMO és a 3D nyalábolás , azzal a lehetőséggel, hogy olyan sávokban működjenek, mint az S-sáv, hogy javítsák az interferenciával és a kedvezőtlen légköri viszonyokkal szembeni ellenálló képességet. Mindez olyan fejlett anyagokra támaszkodik, mint az aerogél, a Kapton, a teflon és a szénszál, valamint olyan hőszabályozó rendszerekre, amelyek képesek a belső hőmérsékletet 25 °C körül fenntartani, amikor a külső hőmérséklet eléri a -70 °C-ot.
A pusztán technikai szempontokon túl a NASSAT hangsúlyozza, hogy számos HAPS-projektből még mindig hiányoznak az átfogó kommunikációs megoldások , és hogy jelentős lehetőségek rejlenek azokban a vállalatokban, amelyek komplett csomagokat tudnak kínálni, az antennától kezdve az üzemeltetői hálózatokkal és a közintézményekkel való integrációig. Emiatt együttműködik mind kormányzati szervekkel, mind magánvállalatokkal és repülőgépipari konzorciumokkal.
Ha ezek a darabkák a helyükre kerülnek, a sztratoszférikus internet jó helyzetben van ahhoz, hogy valódi kiegészítője legyen a műholdas és földi hálózatoknak , különösen a vidéki, szigeti vagy katasztrófa sújtotta területeken, ahol a hagyományos antennák telepítése lassú, drága vagy nem praktikus. Az, hogy mi történik az elkövetkező években Japánban, Indonéziában, Skóciában vagy Afrika egyes részein, döntő fontosságú lesz annak meghatározásában, hogy ezek a platformok milyen mértékben tudják betartani ígéretüket, miszerint valóban áthidalják a digitális szakadékot, és fej-fej mellett versenyeznek olyan óriásokkal, mint a Starlink.
