- 成層圏インターネットは、高度約 20 km にある HAPS プラットフォームを使用して、従来の携帯電話に直接低遅延接続を提供します。
- Zephyr（Aalto HAPS）やSceyeの飛行船などのプロジェクトは、操縦可能な航空機と数週間の自律性によってLoonの欠点を克服することを目指しています。
- これらのソリューションは、遠隔地における情報格差を縮小し、コストと容量の面で Starlink などの衛星群と競合することを目的としています。
いわゆる成層圏インターネットは、もはや未来的な概念ではなく、通信業界で最も注目されている分野の一つとなっている。世界がスターリンクやワンウェブといった衛星コンステレーションに注目する一方で、ある企業グループは、地上約20キロメートル上空をホバリングできる航空機や飛行船を用いて、成層圏への接続を実現しようと積極的に取り組んでいる。
この新たな技術革新の波には、明確な目的がある。それは、農村部、離島、あるいは光ファイバーケーブルや携帯電話基地局の設置が費用対効果に見合わない地域に住んでいるため、インターネットへのアクセスが非常に限られている、あるいは全くアクセスできない2.200億人の人々をつなぐことだ。そして、その過程で、低遅延で柔軟性が高く、理論上は維持費も安い代替手段を提供することで、衛星インターネットとの競争を目指している。
成層圏インターネットとはいったい何でしょうか?
成層圏インターネットとは、高高度プラットフォーム（HAPS）の利用を指します。HAPSとは、無人航空機、太陽光発電ドローン、または成層圏（通常は地表から18～21キロメートル上空）を飛行する飛行船のことです。この高度から、HAPSは空中の携帯電話基地局のように機能し、広大なエリアにデータと音声信号を配信します。
衛星との主な違いは、これらのプラットフォームが地球に非常に近い位置にあることです。これにより信号遅延（レイテンシ）が低減され、ビデオ通話、オンラインゲーム、緊急時の重要なアプリケーションなど、迅速な応答が求められる用途において非常に重要となります。さらに、各家庭に衛星アンテナや特別な機器を設置する必要なく、標準的な携帯電話に直接信号を送信できます。
専門誌MITテクノロジーレビューによると、これらの高高度プラットフォーム（HAPS）は、人口密度が低く地上インフラの構築が費用対効果に見合わない遠隔地や人口密度の低い地域に接続性をもたらす上で、非常に大きな可能性を秘めている。具体的には、小さな島々、山村、砂漠地帯、森林地帯など、タワーの建設や光ファイバーケーブルの敷設が物流面および経済面で大きな課題となるような場所が挙げられる。
こうした状況は、約10.000万基のStarlink衛星と約650基のOneWeb衛星が稼働しているにもかかわらず、地球上の広範囲で安定した通信環境が確保されていないという現状の中で生じている。つまり、グローバル衛星インターネットの可能性にはまだ大きな課題が残されており、成層圏インターネットはまさにその課題解決に大きな役割を果たすことを目指しているのだ。
Googleの気球プロジェクト「Loon」の前例
この新世代プラットフォームが登場する以前、最もよく知られた試みの1つが、Google XのプロジェクトであるLoonでした。2011年に開始されたLoonの構想は、成層圏に高高度気球のネットワークを構築し、浮遊通信ネットワークとして機能させるというものでした。気球は高高度に配置され、理論的には特定のエリア上空にとどまり、インターネットサービスを提供することを目的としていました。
理論上は素晴らしいアイデアに思えたが、実際には基本的な物理学上の問題に直面した。気球は完全に風の流れに依存していたのだ。システムは高度を変えて様々な方向からの風を利用することはできたものの、気球を必要な場所に長時間正確に維持することは非常に困難だった。
この予測不可能性のため、少なくとも一部の気球がサービスエリア内に入るように、膨大な数の気球を空中に飛ばす必要があり、コストが高騰した。プロジェクトが進むにつれて、このモデルは経済的に成り立たないことが明らかになった。数年にわたるテストの後、Googleは2021年にLoonを最終的に閉鎖した。
その挫折にもかかわらず、成層圏を利用して通信網を構築するというアイデアは消えることはなかった。一方、他の企業は、気球とは全く異なる設計の、より制御しやすい高高度プラットフォーム（HAPS）の開発に長年取り組んでいた。それは、操縦可能な飛行船や、太陽エネルギーまたは水素を動力源とする固定翼ドローンなどである。鍵となるのは、風に頼ることなく、ある地点の上空にほぼ静止した状態を維持できるプラットフォームを開発することだった。
今日、Aalto HAPSやSceyeといった企業は、Loonを沈没させたまさにその弱点を解決したと主張している。より効率的な空力設計、インテリジェントな航空電子機器、突風を補正するために「風向きに逆らう」ことができる推進システム、そして実際に特定のサービスエリア上に留まることができるシステムを組み合わせたのだ。
この新たなプロジェクトの最大のセールスポイントは、数週間、あるいは数ヶ月もの間、空中にとどまり、真の浮遊アンテナとして機能する能力にある。もはや単なる試作品の話ではない。いくつかのプラットフォームは大きな記録を打ち立て、この技術が成熟しつつあることを示している。
最も注目を集めている企業のひとつが、欧州の航空宇宙大手エアバスからスピンオフしたアールトHAPS社です。同社の主力プロジェクトは、翼幅約25メートルの超軽量太陽光発電ドローン「ゼファー」です。この機体は、ますます長時間の試験飛行を重ね、 2025年4月には67日間連続飛行という驚異的なマイルストーンを達成しました。これはHAPS分野における新記録です。
技術的な観点から言えば、ゼファーは成層圏を飛行し、地上高くに浮かぶ携帯電話基地局として機能するように設計されている。アールトHAPSの最高技術責任者であるピエール＝アントワーヌ・オーブール氏によると、その構想は、ゼファーを商用携帯電話事業者のネットワークに統合し、事実上、ネットワーク内の別のセルとして機能させることであり、そのセルは高度約20キロメートルに浮かんでいるだけだという。
Zephyrの最初の本格的な商用試験は、携帯電話事業者NTTドコモと衛星通信会社スペースコンパスとの協力のもと、日本の南部で実施される予定です。日本の地理的条件は、試験場として理想的です。日本には約430の有人島があり、その多くは山がちで人里離れた場所にあり、人口も比較的少ないため、従来のインフラ整備が非常に困難です。
今回の日本での試験では、Zephyrはユーザーによる特別な設置を必要とせず、標準的なスマートフォンに直接高速5G接続を提供する。周波数とネットワークへの統合方法により、地上基地局から成層圏プラットフォームへの移行は、地上にいる人にとってはほとんど感知できないものとなる。
成層圏飛行船と新しいHAPS設計
Zephyrのような固定翼ドローン以外にも、この分野で大きな注目を集めているのが成層圏飛行船です。ここで登場するのが、ニューメキシコ州（米国）に拠点を置くSceye社です。同社は、全長約65メートルの大型飛行船を開発しました。この飛行船は加圧式で、太陽エネルギーとヘリウムを動力源としています。
Sceyeの創業者兼CEOであるミッケル・フランセン氏は、飛行船の形状制御、高度な航空電子機器、そして次世代バッテリーの組み合わせにより、同社はLoonが成し遂げられなかったことを実現したと主張している。これらのバッテリーは電動ファンに電力を供給し、飛行船が「風上に向かって操縦」することを可能にする。つまり、風の流れに逆らって、目的のエリア上空に位置を維持できるのだ。
この設計には、さらなる利点があります。飛行船の表面積が大きいため、ソーラーパネルや大容量バッテリーを搭載できるだけでなく、250キログラムを超える積載量も実現できます。これにより、プラットフォームは昼夜を問わず必要なエネルギーを維持し、高度と位置の両方で安定性を保つことができ、継続的な運用に不可欠な要素となります。
Sceyeは成層圏接続の初の商用化前試験の場として日本にも注目している。同社は日本の通信大手であるソフトバンクと提携しており、ソフトバンクはHAPSを自社のネットワークを「次のレベル」に引き上げ、現在デジタル化が進んでいない地方や離島地域をカバーする手段と捉えている。
一方、他の主要企業も動きを見せている。ロンドンを拠点とするワールドモバイルは、ストラトスフェリック・プラットフォームズを買収し、水素燃料で動く成層圏無人航空機（UAV）の開発に取り組んでいる。このUAVはフェーズドアレイアンテナを搭載し、同社の計画によれば、約15.000平方キロメートルの範囲で約500.000万人の同時ユーザーに最大200Mbpsの通信速度を提供できるという。これは、従来の携帯電話基地局500基以上をカバーできる範囲にほぼ匹敵する。
衛星インターネットや地上インフラに対する利点
成層圏インターネットへの関心は、単に飛行船やドローンが空高く舞い上がる光景を楽しむためだけにあるのではない。主な動機は経済的、運用的なものであり、現状では採算が取れない地域で接続性を収益化し、既存のネットワークをより柔軟に補完することにある。
衛星インターネット、たとえStarlinkのような先進的なシステムであっても、よく指摘される批判の一つは、多くのユーザーが同じエリアに集中すると帯域幅が希薄化してしまうという点です。衛星は低軌道にあるため、懐中電灯の光線のように「カバレッジコーン」が非常に広くなります。これはユーザーが分散しているエリアには最適ですが、顧客密度が高まると問題が生じます。
非常に明確な例があります。例えば、ウクライナの戦線のような紛争地域では、Starlinkの通信速度がピーク時の220Mbpsから、例えば多数のドローンや地上ロボットが同時に接続されるなどして使用量が急増すると、10Mbpsまで低下することが報告されています。地理的に日本と似ている島国であるインドネシアでも、契約数が増えるにつれて速度が低下したという報告があります。
フランセン氏はさらに、Starlinkの最適なパフォーマンスは、ユーザー密度が1平方キロメートルあたり約1人を超えると低下し始めると述べている。これは、それほど巨大ではないものの、狭い地域に数百人、数千人が集中する島嶼地域でも起こり得る現象である。この制約により、通信事業者は特定の地域で代替手段を模索せざるを得なくなっている。
一方、HAPSは特定の地域上空に留まり、実際の需要に応じてプラットフォームの数を調整できるため、単一の国や地域のために衛星群全体を配備する必要はありません。オーブール氏が要約しているように、特定の地域でカバーが必要な場合は、成層圏航空機1機で十分です。より多くの容量が必要な場合は、航空機を追加しますが、よりきめ細やかな方法で行います。
コスト、ビジネスモデル、市場の可能性
この話の重要なポイントは、この種の接続方法が他の選択肢と比べて実際にどれくらいの費用がかかるかということです。現状では、衛星インターネットは発展途上国の多くのユーザーにとって依然として法外な価格です。スターリンクの料金はアフリカの一部地域では月額約10ドルからですが、これらの国々では何百万人もの人々が1日わずか2ドルで生活しているため、このサービスは彼らにとって費用対効果が低いのです。
Aalto HAPSやSceyeといった企業は、自社のプラットフォームは、遠隔地における衛星や地上インフラと比較して、ユーザーあたりの導入コストを削減できると主張している。少ない航空機で広範囲をカバーし、何千ものタワーを設置する必要がないため、初期投資と維持管理コストの両方が削減され、理論的にはエンドユーザーの価格低下につながるはずだ。
ワールドモバイル社は、非常に具体的な数字を提示している。同社の成層圏部門責任者であるリチャード・ディーキン氏によると、9基のストラトマスト・プラットフォームがあれば、スコットランドの550万人の住民に高速通信サービスを提供でき、総費用は約4000万ポンド/年となる。これは、1人あたり月額約60ペンスに相当し、英国の現在のスターリンクの月額料金（約75ポンド/月）を大幅に下回る。
とはいえ、業界アナリストは依然として慎重な姿勢を崩していない。アナリシス・メイソンなどの調査によると、 HAPS市場は2033年までに約19億ドル規模に達する可能性があると予測されているが、これは衛星インターネット業界の推定値（2030年までに約334億4000万ドルに達する可能性がある）と比べると控えめな数字だ。つまり、衛星市場は今後はるかに大きくなると予想されるが、HAPSは非常に限定的かつ戦略的なニッチ市場の獲得を目指している。
HAPS技術の概念自体は新しいものではないことを覚えておく価値がある。1990年代から、メガコンステレーション衛星の開発とほぼ並行して研究されてきた。しかし、宇宙打ち上げコストの低下とSpaceXのような企業の巨額投資により、成層圏ソリューションは一時的に後回しにされた。現在、材料、バッテリー、太陽電池パネル、制御システムの改良により、HAPSは力強い復活を遂げている。
インターネットアクセスを超えた規制、セキュリティ、アプリケーション
成層圏インターネットが普及するためには、技術が準備できているだけでは不十分であり、規制当局が実現可能かつ安全であると判断する必要がある。この点に関して、米国連邦航空局（FAA）は行動を開始し、多数の高高度プラットフォーム（HAPS）を米国の空域に統合する方法を検討した約50ページの文書を公表した。
こうした規制当局の関心は偶然ではない。米国国勢調査局の米国コミュニティ調査のデータによると、米国には依然として約8万世帯、人口の約4,5%がインターネットに接続されていない。高速モバイルプラットフォーム（HAPS）の推進者にとって、これらのプラットフォームは、新たな光ファイバーネットワークの展開や従来のモバイルインフラの拡張よりも、より安価で柔軟なソリューションを提供できる可能性がある。
インターネット接続に加え、成層圏プラットフォームには他にも非常に有望な用途が数多く存在する。政府や治安部隊は、地上インフラが破壊されたり使用不能になったりする可能性のある自然災害や武力紛争時において、国境監視、海上または航空交通管制、偵察任務、緊急通信などにこれらを利用できる。
市民保護や環境分野において、HAPSは観測・リモートセンシングプラットフォームとして機能します。具体的には、森林火災の早期発見、気象観測、排出ガス監視、汚染物質流出の制御などに利用されます。長期間にわたって同一地域上空にとどまることができるため、こうした長期にわたる任務に最適なツールとなっています。
彼らはまた、成層圏観光飛行船のように、乗客を「宇宙の端」まで運び、高高度飛行体験を提供するなど、より斬新な商業的可能性の探求も始めている。これらの飛行船は、科学技術関連のペイロードを輸送したり、新しいセンサー、カメラ、通信システムの試験場としても利用できるだろう。
NASSATとHAPSの接続ソリューション
航空機や飛行船の開発と並行して、これらのプラットフォームが衛星ネットワークや地上ネットワークとシームレスに統合できるよう、専用の通信ソリューションが開発されている。その一例がNASSATであり、衛星・成層圏・地球軸に沿って動作し、高高度でも安定した通信リンクを提供するように設計された高度な接続システムの開発に取り組んでいる。
NASSATのソリューションには、可動部品のない平面型電子アンテナが含まれており、電子ビームステアリング、自動信号捕捉、動的偏波切り替え機能を備えています。これらのアンテナは、異なるHTSおよびVHTS衛星間の迅速な切り替えをサポートするように設計されており、厳しい条件下でも約35ミリ秒未満の遅延を維持します。
成層圏から地上までのセグメントでは、これらの提案は、大規模MIMOや3Dビームフォーミングなどの技術を組み合わせ、Sバンドなどの周波数帯で動作させることで、干渉や悪天候に対する耐性を向上させるオプションを備えています。これらすべては、エアロゲル、カプトン、テフロン、炭素繊維などの先進的な材料と、外気温が-70℃に達した場合でも内部温度を約25℃に維持できる熱制御システムに依存しています。
純粋に技術的な側面にとどまらず、NASSATは、多くのHAPSプロジェクトにおいて包括的な通信ソリューションが依然として不足しており、アンテナから通信事業者ネットワークや公共機関との統合まで、完全なパッケージを提供できる企業にとって大きなビジネスチャンスがあると強調している。そのため、NASSATは政府機関、民間企業、航空宇宙コンソーシアムの双方と協力している。
これらの要素がすべてうまくかみ合えば、成層圏インターネットは衛星通信や地上ネットワークを真に補完する存在となる可能性を秘めている。特に、従来のアンテナ設置が遅かったり、費用がかさんだり、あるいは現実的でない農村部、離島、被災地などではその可能性は大きい。今後数年間、日本、インドネシア、スコットランド、あるいはアフリカの一部地域で何が起こるかは、これらのプラットフォームがデジタルデバイドを真に解消し、スターリンクのような巨大企業と真っ向から競争できるかどうかの鍵となるだろう。
