- Gumagamit ang stratospheric internet ng mga platform ng HAPS sa halos 20 km na altitude upang magbigay ng low-latency na koneksyon nang direkta sa mga kumbensyonal na mobile phone.
- Ang mga proyektong tulad ng Zephyr (Aalto HAPS) at mga airship ni Sceye ay naglalayong malampasan ang mga pagkukulang ni Loon gamit ang mga sasakyang panghimpapawid na maaaring maniobrahin at awtonomiya ng mga linggo.
- Nilalayon ng mga solusyong ito na bawasan ang digital divide sa mga liblib na lugar at makipagkumpitensya sa mga konstelasyon ng satellite tulad ng Starlink sa gastos at kapasidad.
Ang tinatawag na stratospheric internet ay hindi na isang futuristic na konsepto at naging isa na sa pinakamainit na larangan sa industriya ng telekomunikasyon. Habang ang mundo ay nakatuon sa mga konstelasyon ng satellite tulad ng Starlink at OneWeb, isang grupo ng mga kumpanya ang gumagawa ng malakas na pagsisikap upang magdala ng koneksyon sa itaas na atmospera gamit ang mga sasakyang panghimpapawid at mga airship na may kakayahang lumipad halos 20 kilometro sa ibabaw ng lupa.
Ang bagong teknolohikal na alon na ito ay may napakalinaw na layunin: ikonekta ang 2.200 bilyong tao na limitado pa rin o walang internet access dahil nakatira sila sa mga rural na lugar, liblib na isla, o mga rehiyon kung saan ang pag-deploy ng mga fiber optic cable o cell tower ay hindi matipid. At, sa paggawa nito, nilalayon nitong makipagkumpitensya sa satellite internet sa pamamagitan ng pag-aalok ng mas mababang latency, mas flexible, at, sa papel, mas murang mapanatiling alternatibo.
Ano nga ba ang stratospheric internet?
Kapag pinag-uusapan natin ang stratospheric internet, tinutukoy natin ang paggamit ng mga high-altitude platform (HAPS) , ibig sabihin, mga unmanned aircraft, solar-powered drone, o mga airship na lumilipad sa stratosphere, karaniwang nasa pagitan ng 18 at 21 kilometro sa ibabaw ng ibabaw ng Earth. Mula sa posisyong ito, gumagana ang mga ito na parang mga cell tower sa kalangitan , na sumasaklaw sa malalawak na lugar gamit ang data at mga signal ng boses.
Ang pangunahing pagkakaiba kumpara sa mga satellite ay ang mga platform na ito ay mas malapit sa Daigdig . Nagbibigay-daan ito para sa nabawasang signal delay (latency), na mahalaga para sa mga gamit na nangangailangan ng mabilis na pagtugon, tulad ng mga video call, online gaming, o mga kritikal na aplikasyon sa mga emergency. Bukod pa rito, maaari nilang ipadala ang signal nang direkta sa mga karaniwang mobile phone , nang hindi nangangailangan ng mga satellite dish o mga espesyal na kagamitan sa bawat tahanan.
Ayon sa espesyalisadong magasin na MIT Technology Review, ang potensyal ng mga HAPS (High Altitude Platforms) na ito ay napakalaki para sa pagdadala ng koneksyon sa mga liblib at kakaunting populasyon na mga rehiyon kung saan napakababa ng populasyon kaya hindi sulit ang pagtatayo ng imprastraktura sa lupa. Pinag-uusapan natin ang maliliit na isla, mga nayon sa bundok, mga lugar sa disyerto, o mga kagubatan kung saan ang pagtatayo ng mga tore o paglalagay ng fiber optic cable ay isang tunay na sakit ng ulo sa logistik at ekonomiya.
Ang lahat ng ito ay lumilitaw sa isang konteksto kung saan, sa kabila ng pagkakaroon ng halos 10.000 aktibong Starlink satellite at humigit-kumulang 650 OneWeb satellite , ang matibay na saklaw ay hindi pa rin garantisado sa malalaking lugar ng planeta. Sa madaling salita, ang pangako ng pandaigdigang satellite internet ay mayroon pa ring malalaking kakulangan, at doon nilalayon ng stratospheric internet na magkaroon ng malakas na epekto.
Ang nauna sa Loon, ang proyektong lobo ng Google
Bago ang bagong henerasyong ito ng mga platform, isa sa mga pinakakilalang pagtatangka ay ang Loon, ang proyekto ng Google X. Inilunsad noong 2011, ang ideya nito ay lumikha ng isang network ng mga lobo na nasa mataas na lugar sa stratosphere upang magsilbing isang lumulutang na network ng telekomunikasyon. Ang mga lobo ay nakaposisyon sa matataas na lugar at sa teorya ay nilalayong manatili sa mga partikular na lugar upang magbigay ng serbisyo sa internet.
Sa papel, maganda ang tunog nito, ngunit sa pagsasagawa ay nakatagpo sila ng isang pangunahing problema sa pisika: ang mga lobo ay ganap na nakadepende sa mga agos ng hangin . Bagama't maaaring baguhin ng sistema ang altitude upang samantalahin ang hangin mula sa iba't ibang direksyon, napakahirap panatilihin ang isang lobo kung saan ito kinakailangan sa loob ng mahabang panahon.
Ang kawalan ng katiyakan na ito ay nangailangan ng isang napakalaking grupo ng mga lobo sa himpapawid upang matiyak na kahit ilan ay nasa loob ng lugar ng serbisyo, na nagpataas ng mga gastos. Habang umuusad ang proyekto, naging malinaw na ang modelo ay hindi praktikal sa ekonomiya . Pagkatapos ng mga taon ng pagsubok, sa wakas ay isinara ng Google ang Loon noong 2021.
Sa kabila ng balakid na iyon, ang ideya ng paggamit ng stratosphere upang magbigay ng koneksyon ay hindi nawala. Samantala, ang ibang mga kumpanya ay matagal nang nagtatrabaho sa mas kontroladong HAPS (High Altitude Platforms), na may mga disenyo na ibang-iba sa mga lobo: mga maniobradong airship at mga fixed-wing drone na pinapagana ng solar energy o hydrogen. Ang susi ay ang paglikha ng isang plataporma na maaaring manatiling halos hindi gumagalaw sa isang punto, nang hindi umaasa sa hangin.
Sa kasalukuyan, inaangkin ng mga kompanyang tulad ng Aalto HAPS o Sceye na nalutas na nila ang mismong kahinaang puntong iyon na nagpalubog sa Loon, sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mas mahusay na aerodynamics , matatalinong avionics, at mga sistema ng propulsyon na may kakayahang "ituro laban sa hangin" upang mabawi ang mga bugso ng hangin at sa pagsasagawa ay maiangkla ang kanilang mga sarili sa isang partikular na lugar ng serbisyo.
Ang pangunahing bentahe ng bagong bugso ng mga proyektong ito ay ang kakayahan ng mga ito na manatiling nasa himpapawid sa loob ng ilang linggo o kahit buwan , na gumagana bilang tunay na lumulutang na antena. Hindi na natin pinag-uusapan ang mga simpleng prototype: ang ilang plataporma ay nakabasag ng mahahalagang rekord, na nagpapakita na ang teknolohiya ay umuunlad na.
Isa sa mga pinakapinag-uusapang pangalan ay ang Aalto HAPS , isang spin-off na kumpanya mula sa higanteng aerospace sa Europa na Airbus. Ang pangunahing proyekto nito ay ang Zephyr , isang ultralight, solar-powered drone na may lapad na pakpak na humigit-kumulang 25 metro . Ang sasakyang ito ay patuloy na nagkakaroon ng mas mahahabang test flight, na umabot sa isang pambihirang milestone: 67 magkakasunod na araw sa himpapawid noong Abril 2025, isang rekord sa loob ng sektor ng HAPS.
Mula sa teknikal na pananaw, ang Zephyr ay dinisenyo upang lumipad sa stratosphere at magsilbing tore ng mobile phone na nakasabit nang mataas sa ibabaw ng lupa. Ayon kay Pierre-Antoine Aubourg, Chief Technology Officer ng Aalto HAPS, ang ideya ay isama ito sa mga network ng komersyal na mobile operator upang ito ay maging, para sa lahat ng layunin, isa pang cell sa loob ng network, na lumulutang lamang sa altitude na halos 20 kilometro.
Ang mga unang makabuluhang komersyal na pagsubok ng Zephyr ay magaganap sa katimugang Japan , sa pakikipagtulungan ng mobile operator na NTT DOCOMO at ng satellite telecommunications company na Space Compass. Ang heograpiya ng Japan ay ginawa itong isang mainam na lugar ng pagsubok: mayroon itong humigit-kumulang 430 na may nakatirang isla , marami sa mga ito ay mabundok, liblib, at may medyo maliit na populasyon, na lubos na nagpapakomplikado sa pag-deploy ng tradisyonal na imprastraktura.
Sa mga pagsubok na ito sa Japan, ibo-broadcast ng Zephyr ang high-speed 5G connectivity nang direkta sa mga karaniwang smartphone, nang hindi nangangailangan ng anumang espesyal na pag-install mula sa user. Ang frequency at ang paraan ng pagsasama nito sa network ay gagawing halos hindi mahahalata ng sinuman sa lupa ang paglipat mula sa isang ground cell patungo sa stratospheric platform.
Mga stratospheric airship at mga bagong disenyo ng HAPS
Bukod sa mga fixed-wing drone tulad ng Zephyr, isa pang larangan na may malaking interes sa sektor na ito ay ang mga stratospheric airship . Dito pumapasok ang Sceye, isang kumpanyang nakabase sa New Mexico (USA) na nakabuo ng isang malaking aerostat, humigit-kumulang 65 metro ang haba, may presyon at pinapagana ng solar energy at helium.
Iginiit ng tagapagtatag at CEO ng Sceye na si Mikkel Frandsen na nakamit ng kanyang kumpanya ang hindi nagawa ng Loon, salamat sa kombinasyon ng kontroladong hugis ng airship , mga advanced na avionics, at mga susunod na henerasyong baterya. Ang mga bateryang ito ay nagpapagana ng isang electric fan na nagpapahintulot sa airship na "magmaneho pataas sa hangin," ibig sabihin ay maaari nitong kontrahin ang mga agos ng hangin at mapanatili ang posisyon nito sa nais na lugar.
Ang disenyong ito ay nag-aalok ng karagdagang bentahe: ang malaking surface area ng airship ay nagbibigay-daan para sa pagsasama ng mga solar panel at mga high-capacity na baterya , pati na rin ang kapasidad ng kargamento na mahigit 250 kilo. Nagbibigay-daan ito sa platform na mapanatili ang kinakailangang enerhiya sa buong araw-gabi na mga cycle at manatiling matatag sa parehong altitude at posisyon, na mahalaga para sa patuloy na serbisyo.
Nakatutok din ang Sceye sa Japan para sa mga unang pre-commercial trials nito ng stratospheric connectivity. Nakipagsosyo ang kumpanya sa SoftBank, isa sa mga higanteng telekomunikasyon ng Japan, na nakikita ang HAPS bilang isang paraan upang dalhin ang mga network nito "sa susunod na antas" at masakop ang mga rural o isla na lugar na kasalukuyang nananatili sa digital limbo.
Samantala, gumagawa na ng mga hakbang ang iba pang pangunahing kompanya. Ang World Mobile, na nakabase sa London, ay bumili ng Stratospheric Platforms at nagtatrabaho sa isang hydrogen-powered stratospheric UAV na nilagyan ng phased-array antenna na may kakayahang, ayon sa plano nito, maghatid ng hanggang 200 Mbps sa humigit-kumulang 500.000 sabay-sabay na gumagamit sa isang lugar na humigit-kumulang 15.000 km², na halos katumbas ng saklaw ng mahigit 500 tradisyonal na tore ng cellphone.
Mga kalamangan kumpara sa satellite internet at terrestrial infrastructure
Ang interes sa stratospheric internet ay hindi lamang tungkol sa palabas na makakita ng mga airship at drone na matataas sa himpapawid. Ang pangunahing motibasyon ay pang-ekonomiya at operasyonal: upang gawing kapaki-pakinabang ang koneksyon sa mga lugar kung saan wala ito sa kasalukuyan at upang mas madaling mapunan ang mga umiiral na network.
Isa sa mga karaniwang kritisismo sa satellite internet, maging sa mga advanced na sistema tulad ng Starlink, ay ang paghina ng bandwidth kapag maraming user ang naka-concentrate sa iisang lugar. Dahil ang mga satellite ay nasa mababang orbit ng Earth, ang kanilang "coverage cone" ay napakalawak, parang sinag ng flashlight: mainam para sa mga lugar na may nakakalat na user, ngunit nagiging problematiko kapag tumataas ang densidad ng customer.
May mga napakalinaw na halimbawa: sa mga sona ng tunggalian, tulad ng larangan ng digmaan sa Ukraine, naiulat na bumababa ang performance ng Starlink mula sa pinakamataas na bilis na 220 Mbps hanggang sa kasingbaba ng 10 Mbps kapag tumataas ang paggamit , halimbawa, kung saan maraming drone at ground robot ang sabay na nakakonekta. Sa Indonesia, isang bansang isla na may heograpiyang katulad sa Japan sa ilang paraan, ang ilang mga gumagamit ay nag-ulat din ng pagbaba ng bilis habang tumataas ang kanilang mga subscription.
Sinabi pa ni Frandsen na ang pinakamainam na pagganap ng Starlink ay nagsisimulang maapektuhan kapag ang densidad ay lumampas sa humigit-kumulang isang gumagamit bawat kilometro kuwadrado , isang bagay na maaaring mangyari kahit sa mga komunidad ng isla na, bagama't hindi napakalaki, ay nagkokonsentra ng daan-daan o libu-libong tao sa isang maliit na lugar. Ang limitasyong ito ay humahantong sa mga operator na maghanap ng mga alternatibo para sa ilang partikular na rehiyon.
Sa kabilang banda, ang HAPS ay maaaring mag-hover sa ibabaw ng isang partikular na rehiyon at isaayos ang bilang ng mga plataporma ayon sa aktwal na pangangailangan, nang hindi kinakailangang mag-deploy ng buong konstelasyon para sa iisang bansa o lugar. Gaya ng pagbubuod ng Aubourg, kung kinakailangan ang saklaw sa isang partikular na lugar, sapat na ang isang stratospheric aircraft; kung kinakailangan ang mas maraming kapasidad, mas maraming aircraft ang idadagdag, ngunit sa mas detalyadong paraan.
Mga gastos, modelo ng negosyo at potensyal ng merkado
Isang mahalagang punto sa kuwentong ito ay kung magkano talaga ang magagastos ng ganitong uri ng koneksyon kumpara sa mga alternatibo. Sa kasalukuyan, nananatiling napakamahal ng satellite internet para sa maraming gumagamit sa mga umuunlad na bansa. Ang mga singil ng Starlink ay nagsisimula sa humigit-kumulang $10 kada buwan sa ilang bahagi ng Africa, ngunit milyun-milyong tao sa mga bansang iyon ang nabubuhay sa halos $2 kada araw, kaya ang serbisyo ay sadyang hindi epektibo sa gastos para sa kanila.
Ikinakatuwiran ng mga kompanyang tulad ng Aalto HAPS at Sceye na ang kanilang mga plataporma ay maaaring makabawas sa mga gastos sa pag-deploy bawat gumagamit kumpara sa mga satellite at imprastraktura na nakabase sa lupa sa mga liblib na lugar. Sa pamamagitan ng pagsakop sa malalaking rehiyon na may mas kaunting sasakyang panghimpapawid at nang hindi kinakailangang mag-install ng libu-libong tore, nababawasan ang parehong paunang pamumuhunan at mga gastos sa pagpapanatili, na, sa teorya, ay dapat isalin sa mas mababang presyo para sa end user.
Ang World Mobile, sa kanilang bahagi, ay naglaan ng mga tiyak na datos. Ayon kay Richard Deakin, pinuno ng stratospheric division nito, siyam na Stratomast platform ang sapat na upang magbigay ng mabilis na serbisyo sa 5,5 milyong naninirahan sa Scotland sa kabuuang halaga na humigit-kumulang 40 milyong pounds bawat taon. Sa pang-araw-araw na halaga, ito ay katumbas ng humigit-kumulang 60 pence bawat tao bawat buwan , na mas mababa sa kasalukuyang bayarin sa subscription ng Starlink sa UK, na humigit-kumulang 75 pounds bawat buwan.
Gayunpaman, nananatiling maingat ang mga analyst sa industriya. Ipinapalagay ng mga pag-aaral tulad ng ginawa ni Analysis Mason na ang merkado ng HAPS ay maaaring umabot sa humigit-kumulang $1.900 bilyon pagsapit ng 2033, isang maliit na bilang kumpara sa mga pagtatantya para sa industriya ng satellite internet, na maaaring umabot sa humigit-kumulang $33.440 bilyon pagsapit ng 2030. Sa madaling salita, ang merkado ng satellite ay inaasahang magiging mas malaki, ngunit nilalayon ng HAPS na makuha ang mga partikular at madiskarteng nitso.
Mahalagang tandaan na ang teknolohiyang HAPS ay hindi bago sa konsepto . Ito ay sinaliksik na simula pa noong dekada 1990, halos kasabay ng pag-unlad ng mga mega-constellation ng mga satellite. Gayunpaman, ang pagbaba ng gastos sa mga paglulunsad sa kalawakan at ang malalaking pamumuhunan ng mga kumpanyang tulad ng SpaceX ay nangangahulugan na ang mga solusyon sa stratospheric ay pansamantalang naiwan sa likuran. Ngayon ay malakas na bumabalik ang mga ito salamat sa mga pagpapabuti sa mga materyales, baterya, solar panel, at mga sistema ng kontrol.
Regulasyon, seguridad, at mga aplikasyon na lampas sa access sa internet
Para maging pangkaraniwan ang stratospheric internet, hindi sapat ang pagkakaroon ng handa na teknolohiya; kailangang ituring ito ng mga regulator na mabisa at ligtas. Kaugnay nito, nagsimula nang kumilos ang U.S. Federal Aviation Administration (FAA) , na naglathala ng humigit-kumulang 50-pahinang dokumento na nagsasaliksik kung paano isama ang isang malaking bilang ng mga platform ng HAPS sa himpapawid ng U.S.
Hindi nagkataon lamang ang interes na ito sa regulasyon. Sa Estados Unidos, mayroon pa ring humigit-kumulang 8 milyong kabahayan na walang koneksyon , humigit-kumulang 4,5% ng populasyon, ayon sa datos mula sa American Community Survey ng Census Bureau. Para sa mga tagapagtaguyod ng High-Speed Mobile Platforms (HAPS), ang mga platform na ito ay maaaring mag-alok ng mas mura at mas nababaluktot na solusyon kaysa sa pag-deploy ng mga bagong fiber network o patuloy na pagpapalawak ng tradisyonal na imprastraktura ng mobile.
Bukod sa internet access, ang mga stratospheric platform ay may iba't ibang magagandang aplikasyon . Magagamit ito ng mga pamahalaan at pwersang panseguridad para sa pagbabantay sa hangganan, pagkontrol sa trapiko sa dagat o himpapawid, mga misyong pang-reconnaissance, at mga komunikasyong pang-emerhensya sa panahon ng mga natural na sakuna o armadong tunggalian, kung saan ang imprastraktura sa lupa ay maaaring masira o maging hindi magamit.
Sa larangan ng proteksyon sibil at kapaligiran, ang HAPS ay nagsisilbing mga plataporma para sa obserbasyon at remote sensing : maagang pagtuklas ng mga sunog sa kagubatan, pagsubaybay sa panahon, pagsubaybay sa mga emisyon, at pagkontrol sa mga natapon na pollutant. Ang kanilang kakayahang manatili sa parehong rehiyon sa loob ng mahabang panahon ay ginagawa silang isang mainam na kagamitan para sa ganitong uri ng matagalang gawain.
Nagsisimula na rin silang magsaliksik ng mas kakaibang mga posibilidad sa komersyo, tulad ng mga stratospheric tourist airship upang dalhin ang mga pasahero sa "gilid ng kalawakan" at mag-alok ng mga karanasan sa paglipad sa matataas na lugar. Ang mga platform na ito rin ay maaaring maghatid ng mga siyentipiko o teknolohikal na kargamento at magsilbing testbed para sa mga bagong sensor, camera, o sistema ng komunikasyon.
Mga solusyon sa NASSAT at koneksyon para sa HAPS
Kasabay ng pag-unlad ng mga sasakyang panghimpapawid at mga sasakyang panghimpapawid, may mga partikular na solusyon sa komunikasyon na nililikha upang pahintulutan ang mga platform na ito na maisama nang walang putol sa mga satellite at terrestrial network. Ang isang halimbawa ay ang NASSAT, na nagtatrabaho sa mga advanced na sistema ng koneksyon na idinisenyo upang gumana sa kahabaan ng axis ng Satellite/Stratosphere/Earth at magbigay ng matibay na koneksyon sa matataas na lugar.
Kabilang sa mga solusyon ng NASSAT ang mga patag na elektronikong antenna na walang gumagalaw na bahagi , na nagtatampok ng electronic beam steering, awtomatikong pagkuha ng signal, at dynamic polarization switching. Ang mga antenna na ito ay dinisenyo upang suportahan ang mabilis na paglipat sa pagitan ng iba't ibang HTS at VHTS satellite, na nagpapanatili ng latency na wala pang humigit-kumulang 35 milliseconds, kahit na sa ilalim ng mga mahihirap na kondisyon.
Sa segment na mula stratospheric hanggang ground-level, pinagsasama ng mga panukalang ito ang mga teknolohiyang tulad ng massive MIMO at 3D beamforming , kasama ang opsyon na gumana sa mga band tulad ng S-band upang mapabuti ang katatagan laban sa interference at masamang kondisyon sa atmospera. Ang lahat ng ito ay umaasa sa mga advanced na materyales tulad ng aerogel, Kapton, Teflon, at carbon fiber, pati na rin ang mga thermal control system na may kakayahang mapanatili ang mga panloob na temperatura sa paligid ng 25 °C kapag ang mga panlabas na temperatura ay umabot sa -70 °C.
Higit pa sa mga teknikal na aspeto, binibigyang-diin ng NASSAT na maraming proyekto ng HAPS ang kulang pa rin sa komprehensibong mga solusyon sa komunikasyon at mayroong malaking pagkakataon para sa mga kumpanyang makapag-alok ng kumpletong mga pakete, mula sa antenna hanggang sa integrasyon sa mga network ng operator at mga pampublikong ahensya. Dahil dito, nakikipagtulungan ito sa parehong mga entidad ng gobyerno at mga pribadong kumpanya at aerospace consortia.
Kung ang lahat ng mga piyesang ito ay magkakasya, ang stratospheric internet ay nasa tamang posisyon upang maging isang tunay na pandagdag sa mga satellite at terrestrial network , lalo na sa mga rural, isla, o mga lugar na sinalanta ng kalamidad kung saan ang pag-deploy ng mga tradisyonal na antenna ay mabagal, magastos, o hindi praktikal. Ang mangyayari sa mga darating na taon sa Japan, Indonesia, Scotland, o mga bahagi ng Africa ay magiging mahalaga sa pagtukoy kung hanggang saan matutupad ng mga platform na ito ang kanilang pangako na tunay na mapunan ang digital divide at makipagkumpitensya nang harapan sa mga higanteng kumpanya tulad ng Starlink.
