อินเทอร์เน็ตชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์: ระบบ HAPS ต้องการแข่งขันกับดาวเทียมอย่างไร

Informatec Digital » แหล่งข้อมูล » อินเทอร์เน็ตชั้นบรรยากาศ: HAPS ต้องการแข่งขันกับดาวเทียมอย่างไร

สิ่งที่เรียกว่าอินเทอร์เน็ตในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์นั้น ไม่ใช่เพียงแค่แนวคิดแห่งอนาคตอีกต่อไปแล้ว แต่กลับกลายเป็นหนึ่งในสาขาที่ร้อนแรงที่สุดในอุตสาหกรรมการสื่อสารโทรคมนาคม ในขณะที่ทั่วโลกกำลังให้ความสนใจกับกลุ่มดาวเทียมอย่าง Starlink และ OneWeb กลุ่มบริษัทอีกกลุ่มหนึ่งกำลังผลักดันอย่างหนักเพื่อนำการเชื่อมต่อไปสู่ชั้นบรรยากาศเบื้องบนโดยใช้เครื่องบินและเรือเหาะที่สามารถลอยตัวอยู่เหนือพื้นดินได้เกือบ 20 กิโลเมตร

คลื่นเทคโนโลยีใหม่นี้มีเป้าหมายที่ชัดเจนมาก นั่นคือการเชื่อมต่อประชากร 2.200 พันล้านคนที่ยังคงเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้จำกัดมากหรือไม่มีเลย เนื่องจากอาศัยอยู่ในพื้นที่ชนบท เกาะห่างไกล หรือภูมิภาคที่การติดตั้งสายเคเบิลใยแก้วนำแสงหรือเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือไม่คุ้มค่า และในการทำเช่นนั้น เทคโนโลยีนี้มุ่งหวังที่จะแข่งขันกับอินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียมโดยนำเสนอทางเลือกที่มีความหน่วงต่ำกว่า ยืดหยุ่นกว่า และในทางทฤษฎีแล้วมีค่าบำรุงรักษาถูกกว่า

อินเทอร์เน็ตในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์คืออะไรกันแน่?

เมื่อเราพูดถึงอินเทอร์เน็ตในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ เราหมายถึงการใช้แพลตฟอร์มระดับสูง (HAPS)นั่นคืออากาศยานไร้คนขับ โดรนพลังงานแสงอาทิตย์ หรือเรือเหาะที่บินอยู่ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 18 ถึง 21 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวโลก จากตำแหน่งนี้ พวกมันทำหน้าที่เหมือนเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือบนท้องฟ้าครอบคลุมพื้นที่กว้างใหญ่ด้วยสัญญาณข้อมูลและเสียง

ความแตกต่างหลักเมื่อเทียบกับดาวเทียมคือ แพลตฟอร์มเหล่านี้อยู่ใกล้โลกมากกว่ามากทำให้ลดความล่าช้าของสัญญาณ (latency) ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการการตอบสนองที่รวดเร็ว เช่น การสนทนาทางวิดีโอ เกมออนไลน์ หรือแอปพลิเคชันที่สำคัญในกรณีฉุกเฉิน นอกจากนี้ยังสามารถส่งสัญญาณไปยังโทรศัพท์มือถือมาตรฐานได้โดยตรงโดยไม่จำเป็นต้องใช้จานดาวเทียมหรืออุปกรณ์พิเศษในแต่ละบ้าน

จากข้อมูลของนิตยสารเฉพาะทาง MIT Technology Review ศักยภาพของ HAPS (High Altitude Platforms) เหล่านี้มีมหาศาลในการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตไปยังพื้นที่ห่างไกลและมีประชากรเบาบาง ซึ่งการสร้างโครงสร้างพื้นฐานบนพื้นดินไม่คุ้มค่า เรากำลังพูดถึงเกาะเล็กๆ หมู่บ้านบนภูเขา พื้นที่ทะเลทราย หรือป่าไม้ ที่การสร้างเสาหรือวางสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเป็นเรื่องที่ยุ่งยากทั้งในด้านโลจิสติกส์และเศรษฐกิจ

ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในบริบทที่แม้จะมีดาวเทียม Starlink ที่ใช้งานอยู่เกือบ 10.000 ดวงและดาวเทียม OneWeb อีกประมาณ 650 ดวงแต่ก็ยังไม่สามารถรับประกันความครอบคลุมที่แข็งแรงในพื้นที่ขนาดใหญ่ของโลกได้ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ คำมั่นสัญญาของอินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียมทั่วโลกยังคงมีช่องว่างที่สำคัญ และนั่นคือจุดที่อินเทอร์เน็ตในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์มุ่งหวังที่จะสร้างผลกระทบอย่างมาก

ตัวอย่างเช่น โครงการบอลลูน Loon ของ Google

ก่อนแพลตฟอร์มรุ่นใหม่นี้ หนึ่งในความพยายามที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดคือLoon โครงการของ Google Xซึ่งเปิดตัวในปี 2011 โดยมีแนวคิดที่จะสร้างเครือข่ายบอลลูนลอยฟ้าในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เพื่อทำหน้าที่เป็นเครือข่ายโทรคมนาคมลอยฟ้า บอลลูนเหล่านี้ถูกวางไว้ที่ระดับความสูงมาก และในทางทฤษฎีแล้วจะลอยอยู่เหนือพื้นที่เฉพาะเพื่อให้บริการอินเทอร์เน็ต

ในทางทฤษฎีแล้วมันฟังดูดีมาก แต่ในทางปฏิบัติพวกเขากลับเจอปัญหาทางฟิสิกส์พื้นฐาน: บอลลูนนั้นขึ้นอยู่กับกระแสลมอย่างสิ้นเชิงแม้ว่าระบบจะสามารถเปลี่ยนระดับความสูงเพื่อใช้ประโยชน์จากลมที่พัดมาจากทิศทางต่างๆ ได้ แต่ก็ยากมากที่จะรักษาบอลลูนให้อยู่ในตำแหน่งที่ต้องการเป็นเวลานานๆ

ความไม่แน่นอนนี้ทำให้จำเป็นต้องใช้บอลลูนจำนวนมหาศาลลอยอยู่ในอากาศเพื่อให้แน่ใจว่าอย่างน้อยก็มีบอลลูนบางส่วนอยู่ในพื้นที่ให้บริการ ซึ่งทำให้ต้นทุนสูงขึ้น เมื่อโครงการดำเนินไปเรื่อย ๆ ก็เห็นได้ชัดว่าโมเดลนี้ไม่คุ้มค่าในเชิงเศรษฐกิจหลังจากทดสอบมาหลายปี ในที่สุด Google ก็ปิดตัว Loon ในปี 2021

แม้จะประสบกับความล้มเหลว แต่แนวคิดในการใช้ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เพื่อเชื่อมต่อก็ยังไม่จางหายไป ในขณะเดียวกัน บริษัทอื่นๆ ก็ได้ทำงานเกี่ยวกับ การพัฒนาแพลตฟอร์ม ระดับสูง (High Altitude Platforms หรือ HAPS ) ที่ควบคุมได้ง่ายกว่ามาสักระยะหนึ่งแล้ว โดยมีดีไซน์ที่แตกต่างจากบอลลูนอย่างมาก เช่น เรือเหาะที่บังคับทิศทางได้ และโดรนปีกคงที่ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์หรือไฮโดรเจน หัวใจสำคัญคือการสร้างแพลตฟอร์มที่สามารถทรงตัวอยู่เหนือจุดใดจุดหนึ่งได้เกือบจะนิ่งสนิท โดยไม่ต้องพึ่งพาแรงลม

ปัจจุบัน บริษัทต่างๆ เช่น Aalto HAPS หรือ Sceye อ้างว่าได้แก้ไขจุดอ่อนที่ทำให้เครื่องบิน Loon จมลงได้อย่างแม่นยำ โดยการผสมผสานหลักอากาศพลศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ระบบอิเล็กทรอนิกส์ การบินอัจฉริยะ และระบบขับเคลื่อนที่สามารถ "หันต้านลม" เพื่อชดเชยลมกระโชก และตรึงตัวเองไว้เหนือพื้นที่ให้บริการเฉพาะแห่งได้ในทางปฏิบัติ

เครื่องบินชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ที่สามารถบินได้นานหลายสัปดาห์

จุดขายสำคัญของโครงการรุ่นใหม่เหล่านี้คือความสามารถในการลอยอยู่ในอากาศได้นานหลายสัปดาห์หรือหลายเดือนทำหน้าที่เป็นเสาอากาศลอยน้ำอย่างแท้จริง เราไม่ได้พูดถึงแค่ต้นแบบธรรมดาอีกต่อไปแล้ว บางแพลตฟอร์มได้ทำลายสถิติสำคัญ แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้กำลังพัฒนาไปอย่างมาก

หนึ่งในชื่อที่ถูกพูดถึงมากที่สุดคือAalto HAPSบริษัทที่แยกตัวออกมาจาก Airbus บริษัทยักษ์ใหญ่ด้านการบินและอวกาศของยุโรป โครงการหลักของบริษัทคือZephyrโดรนน้ำหนักเบาพิเศษที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ มีปีกกว้างประมาณ25 เมตร ยาน พาหนะนี้ได้ทำการทดสอบบินต่อเนื่องเป็นเวลานานขึ้นเรื่อยๆ จนบรรลุเป้าหมายที่น่าทึ่งคือบินต่อเนื่อง 67 วันในเดือนเมษายน 2025 ซึ่งเป็นสถิติในกลุ่ม HAPS

ในแง่เทคนิคแล้ว Zephyr ถูกออกแบบมาให้บินในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์และทำหน้าที่เป็นเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือที่ลอยอยู่สูงเหนือพื้นดิน ปิแอร์-อองตวน โอบูร์ก ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีของ Aalto HAPS กล่าวว่า แนวคิดคือการบูรณาการเข้ากับเครือข่ายของผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือเชิงพาณิชย์ เพื่อให้มันกลายเป็นเซลล์อีกเซลล์หนึ่งในเครือข่าย โดยลอยอยู่ที่ระดับความสูงเกือบ 20 กิโลเมตร

การทดสอบเชิงพาณิชย์ครั้งสำคัญครั้งแรกของ Zephyr จะเกิดขึ้นในภาคใต้ของญี่ปุ่นโดยร่วมมือกับบริษัทผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือ NTT DOCOMO และบริษัทโทรคมนาคมผ่านดาวเทียม Space Compass ภูมิประเทศของญี่ปุ่นทำให้เป็นพื้นที่ทดสอบที่เหมาะสมอย่างยิ่ง เนื่องจากมีเกาะที่มีผู้คนอาศัยอยู่ประมาณ 430 เกาะหลายเกาะเป็นภูเขา ห่างไกล และมีประชากรค่อนข้างน้อย ซึ่งทำให้การติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานแบบดั้งเดิมเป็นเรื่องยากมาก

ในการทดสอบในญี่ปุ่นนี้ Zephyr จะส่งสัญญาณ 5G ความเร็วสูงไปยังสมาร์ทโฟนทั่วไปโดยตรง โดยไม่ต้องติดตั้งอุปกรณ์พิเศษใดๆ จากผู้ใช้ ความถี่และวิธีการผสานรวมเข้ากับเครือข่ายจะทำให้การเปลี่ยนจากสถานีภาคพื้นดินไปยังแพลตฟอร์มในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์แทบจะไม่รู้สึกถึงการเปลี่ยนแปลงใดๆ เลยสำหรับผู้ที่อยู่บนพื้นดิน

เรือเหาะชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์และดีไซน์ HAPS ใหม่

นอกจากโดรนปีกคงที่อย่าง Zephyr แล้ว อีกด้านหนึ่งที่น่าสนใจอย่างมากในภาคส่วนนี้คือเรือเหาะในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์นี่คือจุดที่ Sceye บริษัทที่ตั้งอยู่ในนิวเม็กซิโก (สหรัฐอเมริกา) เข้ามามีบทบาท โดยบริษัทนี้ได้พัฒนาเรือเหาะขนาดใหญ่ ยาวประมาณ 65 เมตร มีแรงดันภายใน และขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์และฮีเลียม

มิคเคล แฟรนด์เซน ผู้ก่อตั้งและซีอีโอของ Sceye ยืนยันว่าบริษัทของเขาประสบความสำเร็จในสิ่งที่ Loon ทำไม่ได้ ด้วยการผสมผสานระหว่างรูปทรงที่ควบคุมได้ของเรือเหาะระบบอิเล็กทรอนิกส์การบินขั้นสูง และแบตเตอรี่รุ่นใหม่ แบตเตอรี่เหล่านี้ให้พลังงานแก่พัดลมไฟฟ้าที่ช่วยให้เรือเหาะ "บังคับทิศทางต้านลม" ซึ่งหมายความว่ามันสามารถต้านทานกระแสลมและรักษาระตำแหน่งเหนือพื้นที่ที่ต้องการได้

การออกแบบนี้มีข้อได้เปรียบเพิ่มเติมคือ พื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของเรือเหาะช่วยให้สามารถติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ความจุสูงได้รวมถึงมีความสามารถในการบรรทุกสัมภาระได้มากกว่า 250 กิโลกรัม สิ่งนี้ช่วยให้แพลตฟอร์มสามารถรักษาระดับพลังงานที่จำเป็นตลอดวงจรกลางวันกลางคืนและคงความเสถียรทั้งในระดับความสูงและตำแหน่ง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการให้บริการอย่างต่อเนื่อง

นอกจากนี้ Sceye ยังเล็งเป้าหมายไปที่ประเทศญี่ปุ่นสำหรับการทดลองใช้งานเชิงพาณิชย์เบื้องต้นครั้งแรกของการเชื่อมต่อผ่านชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ บริษัทได้ร่วมมือกับ SoftBank หนึ่งในบริษัทโทรคมนาคมยักษ์ใหญ่ของญี่ปุ่น ซึ่งมองว่า HAPS เป็นวิธีที่จะยกระดับเครือข่ายของตน "ไปอีกขั้น" และครอบคลุมพื้นที่ชนบทหรือเกาะต่างๆ ที่ปัจจุบันยังคงขาดแคลนการเข้าถึงดิจิทัล

ในขณะเดียวกัน ผู้เล่นรายใหญ่อื่นๆ ก็กำลังเคลื่อนไหวเช่นกัน บริษัท World Mobile ที่ตั้งอยู่ในลอนดอนได้เข้าซื้อกิจการ Stratospheric Platforms และกำลังพัฒนาโดรนพลังงานไฮโดรเจนสำหรับบินในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ซึ่งติดตั้งเสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์ โดยตามแผนแล้วสามารถส่งข้อมูลได้สูงสุดถึง200 Mbpsให้กับผู้ใช้งานพร้อมกันประมาณ 500.000 คนในพื้นที่ประมาณ 15.000 ตารางกิโลเมตร ซึ่งเทียบเท่ากับพื้นที่ครอบคลุมของเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือแบบดั้งเดิมมากกว่า 500 เสา

ข้อดีเหนือกว่าอินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียมและโครงสร้างพื้นฐานภาคพื้นดิน

ความสนใจในอินเทอร์เน็ตบนชั้นบรรยากาศไม่ได้เป็นเพียงแค่เรื่องของการได้เห็นเรือเหาะและโดรนบินสูงบนท้องฟ้าเท่านั้น แรงจูงใจหลักคือด้านเศรษฐกิจและการดำเนินงาน: เพื่อทำให้การเชื่อมต่อมีกำไรในพื้นที่ที่ยังไม่มีการเชื่อมต่อและเพื่อเสริมเครือข่ายที่มีอยู่ให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้น

หนึ่งในข้อวิจารณ์ทั่วไปเกี่ยวกับอินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียม แม้แต่ระบบขั้นสูงอย่าง Starlink ก็คือแบนด์วิดท์จะลดลงเมื่อมีผู้ใช้งานจำนวนมากกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่เดียวกัน เนื่องจากดาวเทียมโคจรอยู่ในวงโคจรต่ำของโลก "พื้นที่ครอบคลุม" จึงกว้างมาก เหมือนลำแสงของไฟฉาย ซึ่งเหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีผู้ใช้งานกระจายตัว แต่จะเกิดปัญหาเมื่อความหนาแน่นของลูกค้าเพิ่มขึ้น

มีตัวอย่างที่เห็นได้ชัดเจนมาก เช่น ในเขตความขัดแย้ง แนวหน้าในการสู้รบในยูเครน มีรายงานว่าประสิทธิภาพของ Starlink ลดลงจากความเร็วสูงสุด 220 Mbps เหลือเพียง10 Mbps เมื่อมีการใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่น เมื่อมีโดรนและหุ่นยนต์ภาคพื้นดินจำนวนมากเชื่อมต่อพร้อมกัน ในอินโดนีเซีย ซึ่งเป็นประเทศเกาะที่มีภูมิประเทศคล้ายกับญี่ปุ่นในบางแง่ ผู้ใช้บางรายก็รายงานว่าความเร็วลดลงเมื่อปริมาณการใช้งานเพิ่มขึ้นเช่นกัน

ฟรานเซนถึงกับกล่าวว่า ประสิทธิภาพสูงสุดของสตาร์ลิงก์เริ่มลดลงเมื่อความหนาแน่นเกินกว่าประมาณหนึ่งผู้ใช้ต่อตารางกิโลเมตรซึ่งเป็นสิ่งที่อาจเกิดขึ้นได้แม้ในชุมชนบนเกาะ ซึ่งแม้จะไม่ใหญ่มาก แต่ก็มีผู้คนหลายร้อยหรือหลายพันคนอาศัยอยู่ในพื้นที่เล็กๆ ข้อจำกัดนี้ทำให้ผู้ให้บริการต้องมองหาทางเลือกอื่นสำหรับบางภูมิภาค

ในทางกลับกัน HAPS สามารถบินวนอยู่เหนือภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่งและปรับจำนวนแพลตฟอร์มตามความต้องการที่แท้จริง โดยไม่จำเป็นต้องติดตั้งกลุ่มดาวเทียมทั้งหมดสำหรับประเทศหรือพื้นที่เดียว ดังที่ Aubourg สรุปไว้ว่า หากต้องการความครอบคลุมในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง เครื่องบินในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เพียงลำเดียวก็เพียงพอแล้ว หากต้องการความจุมากขึ้น ก็เพิ่มเครื่องบินเข้าไป แต่ในลักษณะที่ละเอียดกว่ามาก

ต้นทุน รูปแบบธุรกิจ และศักยภาพทางการตลาด

ประเด็นสำคัญในเรื่องนี้คือ ค่าใช้จ่ายในการเชื่อมต่อประเภทนี้เมื่อเทียบกับทางเลือกอื่นๆ จะเป็นอย่างไร ปัจจุบันอินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียมยังคงมีราคาแพงเกินไปสำหรับผู้ใช้จำนวนมากในประเทศกำลังพัฒนา อัตราค่าบริการของ Starlink เริ่มต้นที่ประมาณ 10 ดอลลาร์ต่อเดือนในบางส่วนของแอฟริกา แต่ผู้คนหลายล้านคนในประเทศเหล่านั้นมีรายได้เพียง 2 ดอลลาร์ต่อวัน ดังนั้นบริการนี้จึงไม่คุ้มค่าสำหรับพวกเขา

บริษัทต่างๆ เช่น Aalto HAPS และ Sceye อ้างว่าแพลตฟอร์มของพวกเขาสามารถลดต้นทุนการใช้งานต่อผู้ใช้เมื่อเทียบกับดาวเทียมและโครงสร้างพื้นฐานภาคพื้นดินในพื้นที่ห่างไกล ด้วยการครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ด้วยเครื่องบินจำนวนน้อยลงและไม่ต้องติดตั้งเสาส่งสัญญาณหลายพันต้น ทำให้ทั้งต้นทุนการลงทุนเริ่มต้นและต้นทุนการบำรุงรักษาลดลง ซึ่งในทางทฤษฎีแล้วควรส่งผลให้ราคาสำหรับผู้ใช้ปลายทางลดลงด้วย

ทาง World Mobile ได้เปิดเผยตัวเลขที่เฉพาะเจาะจงมาก ริชาร์ด ดีคิน หัวหน้าฝ่ายดาวเทียมของบริษัท กล่าวว่าเสาอากาศ Stratomast จำนวน 9 ต้น จะเพียงพอ ต่อการให้บริการอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงแก่ประชากร 5,5 ล้านคนในสกอตแลนด์ ด้วยต้นทุนรวมประมาณ 40 ล้านปอนด์ต่อปี หากคิดเป็นรายบุคคล จะเท่ากับประมาณ60 เพนนีต่อเดือนซึ่งต่ำกว่าค่าบริการ Starlink ในสหราชอาณาจักรในปัจจุบัน ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 75 ปอนด์ต่อเดือน

ถึงกระนั้น นักวิเคราะห์ในอุตสาหกรรมยังคงมีความระมัดระวังอยู่ ผลการศึกษาต่างๆ เช่น ของ Analysis Mason คาดการณ์ว่าตลาด HAPS อาจมีมูลค่าประมาณ 1.900 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2033 ซึ่งเป็นตัวเลขที่ค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับการประมาณการสำหรับอุตสาหกรรมอินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียม ซึ่งอาจมีมูลค่าประมาณ 33.440 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2030 กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตลาดดาวเทียมจะใหญ่กว่ามากอย่างแน่นอน แต่ HAPS มุ่งเป้าไปที่กลุ่มลูกค้าเฉพาะกลุ่มและมีกลยุทธ์ที่สำคัญ

เป็นเรื่องสำคัญที่ควรจำไว้ว่า เทคโนโลยี HAPS ไม่ใช่แนวคิดใหม่มีการวิจัยมาตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เกือบจะพร้อมๆ กับการพัฒนาระบบดาวเทียมขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม การลดลงของต้นทุนการปล่อยจรวดขึ้นสู่อวกาศและการลงทุนมหาศาลของบริษัทต่างๆ เช่น SpaceX ทำให้โซลูชันสำหรับชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ถูกลดความสำคัญลงไปชั่วคราว แต่ตอนนี้พวกมันกำลังกลับมาอย่างแข็งแกร่งอีกครั้ง ด้วยการพัฒนาวัสดุ แบตเตอรี่ แผงโซลาร์เซลล์ และระบบควบคุมที่ดีขึ้น

กฎระเบียบ ความปลอดภัย และการใช้งานนอกเหนือจากการเข้าถึงอินเทอร์เน็ต

เพื่อให้การใช้งานอินเทอร์เน็ตในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เป็นเรื่องปกติ การมีเทคโนโลยีพร้อมใช้งานอย่างเดียวไม่เพียงพอ หน่วยงานกำกับดูแลต้องพิจารณาว่ามันใช้งานได้จริงและปลอดภัย ในเรื่องนี้สำนักงานบริหารการบินแห่งสหรัฐอเมริกา (FAA)ได้เริ่มดำเนินการแล้ว โดยเผยแพร่เอกสารประมาณ 50 หน้าที่สำรวจวิธีการบูรณาการแพลตฟอร์ม HAPS จำนวนมากเข้ากับน่านฟ้าของสหรัฐอเมริกา

ความสนใจด้านการกำกับดูแลนี้ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ ในสหรัฐอเมริกา ยังคงมีครัวเรือนที่ยังไม่มีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตประมาณ 8 ล้านครัวเรือนหรือประมาณ 4,5% ของประชากรทั้งหมด ตามข้อมูลจากการสำรวจชุมชนอเมริกันโดยสำนักงานสำมะโนประชากร สำหรับผู้สนับสนุนแพลตฟอร์มมือถือความเร็วสูง (HAPS) แพลตฟอร์มเหล่านี้สามารถนำเสนอ โซลูชัน ที่ถูกกว่าและยืดหยุ่นกว่าการติดตั้งเครือข่ายไฟเบอร์ใหม่หรือการขยายโครงสร้างพื้นฐานมือถือแบบดั้งเดิมต่อไป

นอกเหนือจากการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตแล้ว แพลตฟอร์มในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ยังมีแอปพลิเคชันที่น่าสนใจอีกมากมายรัฐบาลและหน่วยงานด้านความมั่นคงสามารถใช้แพลตฟอร์มเหล่านี้สำหรับการเฝ้าระวังชายแดน การควบคุมการจราจรทางทะเลหรือทางอากาศ ภารกิจลาดตระเวน และการสื่อสารฉุกเฉินในภัยพิบัติทางธรรมชาติหรือความขัดแย้งทางอาวุธ ซึ่งโครงสร้างพื้นฐานภาคพื้นดินอาจถูกทำลายหรือใช้งานไม่ได้

ในด้านการป้องกันภัยพลเรือนและสิ่งแวดล้อม HAPS ทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มสำหรับการสังเกตการณ์และการสำรวจระยะไกลเช่น การตรวจจับไฟป่าในระยะเริ่มต้น การตรวจสอบสภาพอากาศ การตรวจสอบการปล่อยมลพิษ และการควบคุมการรั่วไหลของสารมลพิษ ความสามารถในการคงอยู่ในพื้นที่เดียวกันเป็นเวลานานทำให้พวกมันเป็นเครื่องมือที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับภารกิจระยะยาวประเภทนี้

พวกเขายังเริ่มสำรวจความเป็นไปได้ทางการค้าที่แปลกใหม่มากขึ้น เช่นเรือเหาะท่องเที่ยวในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เพื่อพาผู้โดยสารไปยัง "ขอบอวกาศ" และมอบประสบการณ์การบินในระดับความสูง นอกจากนี้ แพลตฟอร์มเหล่านี้ยังสามารถขนส่งอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์หรือเทคโนโลยี และใช้เป็นฐานทดสอบสำหรับเซ็นเซอร์ กล้อง หรือระบบสื่อสารใหม่ๆ ได้อีกด้วย

NASSAT และโซลูชันการเชื่อมต่อสำหรับ HAPS

ควบคู่ไปกับการพัฒนาอากาศยานและเรือเหาะ ยังมีการสร้าง โซลูชันด้านการสื่อสารเฉพาะเพื่อช่วยให้แพลตฟอร์มเหล่านี้สามารถบูรณาการเข้ากับเครือข่ายดาวเทียมและภาคพื้นดินได้อย่างราบรื่น ตัวอย่างหนึ่งคือ NASSAT ซึ่งกำลังพัฒนาระบบการเชื่อมต่อขั้นสูงที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานตามแนวแกนดาวเทียม/ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์/โลกและให้การเชื่อมต่อที่เสถียรในระดับความสูงมาก

โซลูชันของ NASSAT ประกอบด้วยเสาอากาศอิเล็กทรอนิกส์แบบแบนที่ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวซึ่งมีคุณสมบัติในการควบคุมทิศทางลำแสงด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ การรับสัญญาณอัตโนมัติ และการสลับโพลาไรเซชันแบบไดนามิก เสาอากาศเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับการสลับระหว่างดาวเทียม HTS และ VHTS ต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว โดยรักษาความหน่วงให้ต่ำกว่าประมาณ 35 มิลลิวินาที แม้ในสภาวะที่ต้องการประสิทธิภาพสูง

ในส่วนของช่วงคลื่นจากชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ถึงระดับพื้นดิน ข้อเสนอเหล่านี้ได้ผสานรวมเทคโนโลยีต่างๆ เช่นMassive MIMO และ 3D Beamformingเข้ากับตัวเลือกในการทำงานในย่านความถี่ เช่น ย่านความถี่ S-band เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการรบกวนและสภาวะบรรยากาศที่ไม่เอื้ออำนวย ทั้งหมดนี้อาศัยวัสดุขั้นสูง เช่น แอโรเจล แคปตัน เทฟลอน และคาร์บอนไฟเบอร์ รวมถึงระบบควบคุมอุณหภูมิที่สามารถรักษาอุณหภูมิภายในให้อยู่ที่ประมาณ 25 °C เมื่ออุณหภูมิภายนอกลดลงถึง -70 °C

นอกเหนือจากแง่มุมทางเทคนิคล้วนๆ แล้ว NASSAT เน้นย้ำว่าโครงการ HAPS จำนวนมากยังขาดโซลูชันด้านการสื่อสารที่ครอบคลุมและมีโอกาสอย่างมากสำหรับบริษัทที่สามารถนำเสนอแพ็กเกจแบบครบวงจร ตั้งแต่เสาอากาศไปจนถึงการบูรณาการกับเครือข่ายของผู้ให้บริการและหน่วยงานภาครัฐ ด้วยเหตุนี้ NASSAT จึงร่วมมือกับทั้งหน่วยงานภาครัฐ บริษัทเอกชน และกลุ่มบริษัทด้านอวกาศ

หากทุกอย่างลงตัว อินเทอร์เน็ตในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ก็มีศักยภาพที่จะเป็นส่วนเสริมที่แท้จริงของเครือข่ายดาวเทียมและเครือข่ายภาคพื้นดินโดยเฉพาะในพื้นที่ชนบท เกาะ หรือพื้นที่ประสบภัยพิบัติ ซึ่งการติดตั้งเสาอากาศแบบดั้งเดิมนั้นช้า แพง หรือทำได้ยาก สิ่งที่จะเกิดขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าในญี่ปุ่น อินโดนีเซีย สก็อตแลนด์ หรือบางส่วนของแอฟริกา จะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดขอบเขตที่แพลตฟอร์มเหล่านี้จะสามารถทำตามคำมั่นสัญญาในการเชื่อมช่องว่างทางดิจิทัลได้อย่างแท้จริง และแข่งขันได้อย่างสูสีกับยักษ์ใหญ่อย่าง Starlink

บทความที่เกี่ยวข้อง:

แนวคิดของเทคโนโลยี: มุมมองปฏิวัติ 7 ประการที่จะเปลี่ยนแปลงมุมมองโลกของคุณ