- אינטרנט סטרטוספרי משתמש בפלטפורמות HAPS בגובה של כמעט 20 ק"מ כדי לספק קישוריות בעלת השהייה נמוכה ישירות לטלפונים ניידים קונבנציונליים.
- פרויקטים כמו זפיר (Aalto HAPS) וספינות האוויר של סקאיי מבקשים להתגבר על חסרונותיו של לון באמצעות כלי טיס בעלי יכולת תמרון ואוטונומיה של שבועות.
- פתרונות אלה נועדו לצמצם את הפער הדיגיטלי באזורים מרוחקים ולהתחרות בעלות ובקיבולת עם קבוצות לוויינים כמו סטארלינק.
האינטרנט הסטרטוספרי, המכונה " אינטרנט סטרטוספרי" , חדל להיות מושג עתידני והפך לאחד התחומים החמים ביותר בתעשיית התקשורת. בעוד שהעולם מתמקד במערכות לוויינים כמו Starlink ו-OneWeb, קבוצת חברות עושה מאמצים חזקים להביא קישוריות לאטמוספירה העליונה באמצעות כלי טיס וספינות אוויר המסוגלים לרחף כמעט 20 קילומטרים מעל הקרקע.
לגל טכנולוגי חדש זה יש מטרה ברורה מאוד: לחבר את 2.200 מיליארד האנשים שעדיין יש להם גישה מוגבלת מאוד לאינטרנט, או שאין להם גישה כלל, משום שהם גרים באזורים כפריים, איים מרוחקים או אזורים שבהם פריסת כבלי סיבים אופטיים או מגדלי סלולר אינה משתלמת. ובכך, הוא שואף להתחרות באינטרנט לווייני על ידי הצעת אלטרנטיבה בעלת השהייה נמוכה יותר, גמישה יותר, ועל הנייר, זולה יותר לתחזוקה.
מהו בעצם אינטרנט סטרטוספרי?
כשאנחנו מדברים על אינטרנט סטרטוספרי, אנחנו מתייחסים לשימוש בפלטפורמות בגובה רב (HAPS) , כלומר, כלי טיס בלתי מאוישים, רחפנים המופעלים על ידי סולאריה או ספינות אוויר הטסות בסטרטוספירה, בדרך כלל בין 18 ל-21 קילומטרים מעל פני כדור הארץ. ממיקום זה, הם מתפקדים כמו אנטנות סלולריות בשמיים , המכסות שטחים עצומים עם נתונים ואותות קול.
ההבדל העיקרי בהשוואה ללוויינים הוא שפלטפורמות אלו קרובות הרבה יותר לכדור הארץ . זה מאפשר השהיית אות (latency) מופחתת, שהיא קריטית לשימושים הדורשים תגובה מהירה, כגון שיחות וידאו, משחקים מקוונים או יישומים קריטיים במצבי חירום. יתר על כן, הן יכולות לשלוח את האות ישירות לטלפונים ניידים סטנדרטיים , ללא צורך בצלחות לוויין או ציוד מיוחד בכל בית.
על פי המגזין המתמחה MIT Technology Review, הפוטנציאל של פלטפורמות HAPS (High Altitude Platforms) הללו הוא עצום בהבאת קישוריות לאזורים מרוחקים ודלילי אוכלוסין שבהם האוכלוסייה כה נמוכה עד שבניית תשתית יבשתית אינה חסכונית. אנו מדברים על איים קטנים, כפרי הרים, אזורי מדבר או יערות שבהם הקמת מגדלים או הנחת כבל סיב אופטי מהוות כאב ראש לוגיסטי וכלכלי של ממש.
כל זה מתעורר בהקשר שבו, למרות קיומם של כמעט 10.000 לווייני Starlink פעילים וכ -650 לווייני OneWeb , כיסוי איתן עדיין אינו מובטח על פני שטחים נרחבים של כדור הארץ. במילים אחרות, ההבטחה לאינטרנט לווייני עולמי עדיין קיימות פערים משמעותיים, וכאן האינטרנט הסטרטוספרי שואף להשפיע רבות.
התקדים של לון, פרויקט הבלונים של גוגל
לפני דור חדש זה של פלטפורמות, אחד הניסיונות הידועים ביותר היה Loon, הפרויקט של גוגל X. הפרויקט, שהושק בשנת 2011, היה ליצור רשת של בלונים בגובה רב בסטרטוספירה שישמשו כרשת תקשורת צפה. הבלונים הוצבו בגבהים גבוהים ונועדו תיאורטית להישאר מעל אזורים ספציפיים כדי לספק שירות אינטרנט.
על הנייר זה נשמע נהדר, אבל בפועל הם נתקלו בבעיה פיזיקלית בסיסית: הבלונים היו תלויים לחלוטין בזרמי הרוח . למרות שהמערכת יכלה לשנות גובה כדי לנצל רוחות מכיוונים שונים, היה קשה מאוד לשמור על בלון בדיוק במקום בו הוא נחוץ למשך פרקי זמן ארוכים.
חוסר ודאות זה חייב צי עצום של בלונים באוויר כדי להבטיח שלפחות חלקם יהיו באזור השירות, מה שהעלה את העלויות. ככל שהפרויקט התקדם, התברר שהמודל אינו בר-קיימא מבחינה כלכלית . לאחר שנים של ניסויים, גוגל סגרה סופית את Loon בשנת 2021.
למרות המכשול הזה, הרעיון של ניצול הסטרטוספירה כדי לספק קישוריות לא גווע. בינתיים, חברות אחרות עבדו מזה זמן על פלטפורמות HAPS ( פלטפורמות גובה רב) הניתנות לשליטה יותר, עם עיצובים שונים מאוד מבלונים: ספינות אוויר ניתנות לתמרון ורחפנים בעלי כנף קבועה המופעלים על ידי אנרגיה סולארית או מימן. המפתח היה ליצור פלטפורמה שתוכל להישאר כמעט נייחת מעל נקודה, מבלי להסתמך על הרוח.
כיום, חברות כמו Aalto HAPS או Sceye טוענות שפתרו בדיוק את נקודת התורפה שהטביעה את Loon, על ידי שילוב אווירודינמיקה יעילה יותר , אוויוניקה חכמה ומערכות הנעה המסוגלות "לכוון נגד הרוח" כדי לפצות על משבים ולעגן את עצמן, בפועל, מעל אזור שירות ספציפי.
נקודת המכירה המרכזית של גל הפרויקטים החדש הזה היא יכולתם להישאר באוויר במשך שבועות או אפילו חודשים , ולפעול כאנטנות צפות אמיתיות. אנחנו כבר לא מדברים על אבות טיפוס פשוטים: חלק מהפלטפורמות שברו שיאים משמעותיים, מה שמראה שהטכנולוגיה מתבגרת.
אחד השמות המדוברים ביותר הוא Aalto HAPS , חברת ספין-אוף של ענקית התעופה האירופית איירבוס. פרויקט הדגל שלה הוא Zephyr , רחפן אולטרה-קל המופעל על ידי אנרגיה סולארית עם מוטת כנפיים של כ -25 מטרים . כלי טיס זה צבר טיסות ניסוי ארוכות יותר ויותר, והגיע לאבן דרך יוצאת דופן: 67 ימים רצופים באוויר באפריל 2025, שיא בתחום HAPS.
מבחינה טכנית, זפיר מתוכנן לטוס בסטרטוספירה ולפעול כמגדל טלפונים סלולרי התלוי גבוה מעל הקרקע. לדברי פייר-אנטואן אובורג, מנהל הטכנולוגיה הראשי של Aalto HAPS, הרעיון הוא לשלב אותו ברשתות של מפעילי סלולר מסחריים כך שיהפוך, לכל דבר ועניין, לתא נוסף בתוך הרשת, שצף רק בגובה של כמעט 20 קילומטרים.
הניסויים המסחריים המשמעותיים הראשונים של זפיר יתקיימו בדרום יפן , בשיתוף פעולה עם מפעילת הסלולר NTT DOCOMO וחברת התקשורת הלוויינית Space Compass. הגיאוגרפיה של יפן הפכה אותה לקרקע ניסויים אידיאלית: יש בה כ -430 איים מיושבים , רבים מהם הרריים, מרוחקים ועם אוכלוסייה קטנה יחסית, מה שמסבך מאוד את פריסת התשתיות המסורתיות.
בניסויים יפניים אלה, זפיר ישדר קישוריות 5G במהירות גבוהה ישירות לטלפונים חכמים סטנדרטיים, מבלי לדרוש התקנה מיוחדת מצד המשתמש. התדר והאופן שבו הוא משולב ברשת יהפכו את המעבר מתא קרקעי לפלטפורמה סטרטוספרית לכמעט בלתי מורגש עבור מישהו על הקרקע.
ספינות אוויר סטרטוספיריות ועיצובים חדשים של HAPS
מלבד רחפנים בעלי כנף קבועה כמו זפיר, תחום נוסף בעל עניין משמעותי בתחום זה הוא ספינות אוויר סטרטוספיריות . כאן נכנסת לתמונה Sceye, חברה שבסיסה בניו מקסיקו (ארה"ב) שפיתחה מטוס אוויר גדול, באורך של כ-65 מטרים, המופעל על ידי אנרגיה סולארית והליום.
מייסד ומנכ"ל Sceye, מיקל פרנדסן, טוען כי החברה שלו השיגה את מה שלון לא הצליחה להשיג, הודות לשילוב של צורתה הניתנת לשליטה של ספינת האוויר , אוויוניקה מתקדמת וסוללות מהדור הבא. סוללות אלו מפעילות מאוורר חשמלי המאפשר לספינת האוויר "לנווט נגד הרוח", כלומר היא יכולה לנטרל את זרמי הרוח ולשמור על מיקומה מעל האזור הרצוי.
עיצוב זה מציע יתרון נוסף: שטח הפנים הגדול של ספינת האוויר מאפשר שילוב של פאנלים סולאריים וסוללות בעלות קיבולת גבוהה , כמו גם קיבולת מטען של מעל 250 קילוגרם. זה מאפשר לפלטפורמה לשמור על האנרגיה הדרושה לאורך מחזורי יום-לילה ולהישאר יציבה הן בגובה והן במיקום, חיוני לשירות רציף.
Sceye גם מכוונת ליפן לניסויים טרום-מסחריים ראשונים של קישוריות סטרטוספירית. החברה שיתפה פעולה עם SoftBank, אחת מענקיות התקשורת של יפן, הרואה ב-HAPS דרך לקחת את הרשתות שלה "לשלב הבא" ולכסות אזורים כפריים או איים שנשארים כיום בלימבו דיגיטלי.
בינתיים, שחקנים גדולים אחרים עושים מהלכים. חברת World Mobile, שבסיסה בלונדון, רכשה את Stratospheric Platforms ועובדת על רחפן סטרטוספרי המונע על ידי מימן, המצויד באנטנה מסוג Phased Array, המסוגל, על פי תוכניותיה, לספק עד 200 מגה-ביט לשנייה לכ -500.000 משתמשים בו זמנית על פני שטח של כ-15.000 קמ"ר, שווה ערך בערך לכיסוי של יותר מ-500 מגדלי טלפונים סלולריים מסורתיים.
יתרונות על פני אינטרנט לווייני ותשתית יבשתית
העניין באינטרנט סטרטוספרי אינו נובע רק מהמחזה של ראיית ספינות אוויר ורחפנים גבוה בשמיים. המוטיבציה העיקרית היא כלכלית ותפעולית: להפוך קישוריות לרווחית באזורים שבהם היא אינה כרגע , ולהשלים רשתות קיימות בצורה גמישה יותר.
אחת הביקורות הנפוצות על אינטרנט לווייני, אפילו על מערכות מתקדמות כמו Starlink, היא שרוחב הפס מדולל כאשר משתמשים רבים מרוכזים באותו אזור. מכיוון שהלוויינים נמצאים במסלול נמוך סביב כדור הארץ, "קונוס הכיסוי" שלהם רחב מאוד, כמו אלומת פנס: מצוין לאזורים עם משתמשים מפוזרים, אך בעייתי כאשר צפיפות הלקוחות עולה.
ישנן דוגמאות ברורות מאוד: באזורי סכסוך, כמו חזית הקרב באוקראינה, דווח כי ביצועי Starlink יורדים ממהירויות שיא של 220 מגה-ביט לשנייה לנמוכות של 10 מגה-ביט לשנייה כאשר השימוש עולה , למשל, כאשר רחפנים ורובוטים קרקעיים רבים מחוברים בו זמנית. באינדונזיה, מדינת אי עם גיאוגרפיה דומה במובנים מסוימים ליפן, חלק מהמשתמשים דיווחו גם על אובדן מהירות ככל שמספר המנויים שלהם גדל.
פרנדסן אף מרחיק לכת ואומר שהביצועים האופטימליים של סטארלינק מתחילים להיפגע כאשר הצפיפות עולה על משתמש אחד לקילומטר רבוע , דבר שיכול לקרות אפילו בקהילות איים, אשר אמנם אינן עצומות, אך מרכזות מאות או אלפי אנשים באזור קטן. מגבלה זו מובילה את המפעילים לחפש חלופות עבור אזורים מסוימים.
HAPS, לעומת זאת, יכול לרחף מעל אזור ספציפי ולהתאים את מספר הפלטפורמות בהתאם לביקוש בפועל, מבלי שיהיה צורך לפרוס קבוצות שלמות עבור מדינה או אזור בודד. כפי שאובורג מסכם, אם נדרש כיסוי באזור ספציפי, מספיק מטוס סטרטוספרי יחיד; אם נדרשת קיבולת גדולה יותר, מוסיפים מטוסים נוספים, אך בצורה הרבה יותר מפורטת.
עלויות, מודלים עסקיים ופוטנציאל שוק
נקודה מרכזית בסיפור הזה היא כמה יעלה קישוריות מסוג זה בפועל בהשוואה לחלופות. נכון לעכשיו, אינטרנט לווייני נותר יקר באופן בלתי נסבל עבור משתמשים רבים במדינות מתפתחות. התעריפים של Starlink מתחילים בכ-10 דולר לחודש בחלקים מסוימים של אפריקה, אך מיליוני אנשים במדינות אלה חיים בקושי על 2 דולר ליום, כך שהשירות פשוט אינו משתלם עבורם.
חברות כמו Aalto HAPS ו-Sceye טוענות שהפלטפורמות שלהן יכולות להפחית את עלויות הפריסה למשתמש בהשוואה ללוויינים ולתשתיות קרקעיות באזורים מרוחקים. על ידי כיסוי אזורים גדולים עם פחות מטוסים וללא צורך בהתקנת אלפי מגדלים, מופחתות גם עלויות ההשקעה הראשונית וגם עלויות התחזוקה, מה שאמור, תיאורטית, להתבטא במחירים נמוכים יותר עבור המשתמש הסופי.
חברת World Mobile, מצידה, הציגה נתונים ספציפיים מאוד. לדברי ריצ'רד דיקין, ראש חטיבת הסטרטוספירה שלה, תשע פלטפורמות של Stratomast יספיקו כדי לספק שירות מהיר ל-5,5 מיליון תושבי סקוטלנד בעלות כוללת של כ-40 מיליון ליש"ט לשנה. במונחים יומיומיים, זה יהיה שווה ערך לכ -60 פני לאדם לחודש , הרבה מתחת לדמי המנוי הנוכחיים של Starlink בבריטניה, שהם כ-75 ליש"ט לחודש.
למרות זאת, אנליסטים בתעשייה שומרים על גישה זהירה. מחקרים כמו אלה של Analysis Mason צופים כי שוק האינטרנט הלווייני (HAPS) עשוי להגיע לכ-1.900 מיליארד דולר עד 2033, נתון צנוע בהשוואה להערכות עבור תעשיית האינטרנט הלווייני, שעשויה להגיע לכ-33.440 מיליארד דולר עד 2030. במילים אחרות, שוק הלוויינים יהיה צפוי להיות גדול בהרבה, אך HAPS שואפת לכבוש נישות ספציפיות ואסטרטגיות מאוד.
ראוי לזכור שטכנולוגיית HAPS אינה חדשה מבחינה זו . היא נחקרה מאז שנות ה-90, כמעט במקביל לפיתוח קבוצות ענק של לוויינים. עם זאת, הירידה בעלות שיגורי החלל וההשקעות העצומות של חברות כמו SpaceX גרמו לכך שפתרונות סטרטוספיריים נדחקו לאשפה לזמן מה. כעת הם חוזרים לעצמם בזכות שיפורים בחומרים, סוללות, פאנלים סולאריים ומערכות בקרה.
רגולציה, אבטחה ויישומים מעבר לגישה לאינטרנט
כדי שאינטרנט סטרטוספרי יהפוך לדבר שבשגרה, לא מספיק שהטכנולוגיה תהיה מוכנה; הרגולטורים צריכים להחליט שהיא בת קיימא ובטוחה. בהקשר זה, מינהל התעופה הפדרלי של ארה"ב (FAA) החל לפעול, ופרסם מסמך בן כ-50 עמודים הבוחן כיצד לשלב מספר משמעותי של פלטפורמות HAPS במרחב האווירי של ארה"ב.
עניין רגולטורי זה אינו מקרי. בארצות הברית, עדיין ישנם כ-8 מיליון משקי בית שאינם מחוברים , כ-4,5% מהאוכלוסייה, על פי נתונים מסקר הקהילה האמריקאי של לשכת מפקד האוכלוסין. עבור תומכי פלטפורמות סלולריות במהירות גבוהה (HAPS), פלטפורמות אלו יכולות להציע פתרון זול וגמיש יותר מאשר פריסת רשתות סיבים אופטיים חדשות או המשך הרחבת תשתית סלולרית מסורתית.
בנוסף לגישה לאינטרנט, לפלטפורמות סטרטוספירה יש מגוון יישומים מבטיחים אחרים . ממשלות וכוחות ביטחון יכולים להשתמש בהן למעקב גבולות, בקרת תנועה ימית או אווירית, משימות סיור ותקשורת חירום באסונות טבע או סכסוכים מזוינים, שבהם תשתית קרקעית עלולה להיהרס או להפוך לבלתי שמישית.
בתחום ההגנה האזרחית והסביבה, מערכות HAPS משמשות כפלטפורמות תצפית וחישה מרחוק : גילוי מוקדם של שריפות יער, ניטור מזג אוויר, ניטור פליטות ובקרת דליפות מזהמים. יכולתן להישאר באותו אזור לפרקי זמן ממושכים הופכת אותן לכלי אידיאלי לסוגים אלה של משימות ממושכות.
הם גם מתחילים לחקור אפשרויות מסחריות אקזוטיות יותר, כמו ספינות אוויר תיירותיות סטרטוספריות שיסיעו נוסעים ל"קצה החלל" ויציעו חוויות טיסה בגובה רב. אותן פלטפורמות יוכלו להעביר מטענים מדעיים או טכנולוגיים ולשמש כבסיסי ניסוי לחיישנים, מצלמות או מערכות תקשורת חדשות.
NASSAT ופתרונות קישוריות עבור HAPS
לצד פיתוח כלי טיס וספינות אוויר, נוצרים פתרונות תקשורת ספציפיים כדי לאפשר לפלטפורמות אלו להשתלב בצורה חלקה עם רשתות לווייניות ויבשתיות. דוגמה אחת היא NASSAT, שעובדת על מערכות קישוריות מתקדמות שנועדו לפעול לאורך ציר הלוויין/סטרטוספירה/כדור הארץ ולספק קישורים חזקים בגבהים גבוהים.
הפתרונות של NASSAT כוללים אנטנות אלקטרוניות שטוחות ללא חלקים נעים , הכוללות היגוי אלקטרוני של קרן, קליטת אות אוטומטית ומיתוג קיטוב דינמי. אנטנות אלו נועדו לתמוך במעבר מהיר בין לווייני HTS ו-VHTS שונים, תוך שמירה על זמן השהייה של פחות מ-35 מילישניות, אפילו בתנאים תובעניים.
במגזר הסטרטוספירה ועד לגובה הקרקע, הצעות אלו משלבות טכנולוגיות כגון MIMO מסיבי ועיצוב אלומה תלת-ממדית , עם אפשרות לפעול בתחומים כמו S-band כדי לשפר את החוסן כנגד הפרעות ותנאים אטמוספריים קשים. כל זה מסתמך על חומרים מתקדמים כגון אירוג'ל, קפטון, טפלון וסיבי פחמן, כמו גם מערכות בקרה תרמית המסוגלות לשמור על טמפרטורות פנימיות סביב 25 מעלות צלזיוס כאשר הטמפרטורות החיצוניות מגיעות ל-70 מעלות צלזיוס-.
מעבר להיבטים הטכניים גרידא, NASSAT מדגישה כי פרויקטים רבים של HAPS עדיין חסרים פתרונות תקשורת מקיפים וכי קיימת הזדמנות משמעותית לחברות שיכולות להציע חבילות מלאות, החל מהאנטנה ועד לאינטגרציה עם רשתות מפעילים וסוכנויות ציבוריות. מסיבה זו, היא משתפת פעולה הן עם גופים ממשלתיים והן עם חברות פרטיות וקונסורציומים בתחום התעופה וחלל.
אם כל החלקים הללו ייכנסו למקומם, האינטרנט הסטרטוספרי ממוצב היטב להפוך להשלמה אמיתית לרשתות לווייניות ויבשתיות , במיוחד באזורים כפריים, איים או מוכי אסון שבהם פריסת אנטנות מסורתיות היא איטית, יקרה או לא מעשית. מה שיקרה בשנים הקרובות ביפן, אינדונזיה, סקוטלנד או חלקים מאפריקה יהיה מכריע בקביעת המידה שבה פלטפורמות אלו יוכלו לעמוד בהבטחתן לגשר באמת על הפער הדיגיטלי ולהתחרות ראש בראש עם ענקיות כמו סטארלינק.
