- Стратосферний інтернет використовує платформи HAPS на висоті майже 20 км для забезпечення низькозатримкового з'єднання безпосередньо зі звичайними мобільними телефонами.
- Такі проекти, як Zephyr (Aalto HAPS) та дирижаблі Sceye, прагнуть подолати недоліки Loon за допомогою маневрених літальних апаратів та автономності польоту протягом тижнів.
- Ці рішення спрямовані на зменшення цифрової нерівності у віддалених районах та конкурують за вартістю та потужністю із супутниковими сузір'ями, такими як Starlink.
Так званий стратосферний інтернет перестав бути футуристичною концепцією та став однією з найгарячіших галузей у телекомунікаційній галузі. Поки світ зосереджений на супутникових сузір'ях, таких як Starlink та OneWeb, група компаній докладає значних зусиль для забезпечення зв'язку з верхніми шарами атмосфери за допомогою літаків та дирижаблів, здатних зависати майже на висоті 20 кілометрів над землею.
Ця нова технологічна хвиля має дуже чітку мету: підключити 2.200 мільярда людей , які досі мають дуже обмежений або взагалі не мають доступу до Інтернету, оскільки вони живуть у сільській місцевості, на віддалених островах або в регіонах, де розгортання оптоволоконних кабелів або веж стільникового зв'язку не є економічно ефективним. І таким чином вона прагне конкурувати із супутниковим Інтернетом, пропонуючи альтернативу з меншою затримкою, більш гнучку та, на папері, дешевшу в обслуговуванні.
Що ж таке стратосферний інтернет?
Коли ми говоримо про стратосферний інтернет, ми маємо на увазі використання висотних платформ (HAPS) , тобто безпілотних літальних апаратів, дронів на сонячних батареях або дирижаблів, які літають у стратосфері, зазвичай на висоті від 18 до 21 кілометра над поверхнею Землі. З цієї позиції вони функціонують як вежі стільникового зв'язку в небі , покриваючи величезні території даними та голосовими сигналами.
Основна відмінність від супутників полягає в тому, що ці платформи розташовані набагато ближче до Землі . Це дозволяє зменшити затримку сигналу (латентність), що є критично важливим для застосувань, що потребують швидкої реакції, таких як відеодзвінки, онлайн-ігри або критично важливі програми в надзвичайних ситуаціях. Крім того, вони можуть надсилати сигнал безпосередньо на стандартні мобільні телефони , без необхідності використання супутникових антен чи спеціального обладнання в кожному будинку.
Згідно зі спеціалізованим журналом MIT Technology Review, потенціал цих HAPS (високогірних платформ) величезний для забезпечення зв'язку у віддалених та малонаселених регіонах , де населення настільки низьке, що будівництво наземної інфраструктури не є економічно вигідним. Йдеться про невеликі острови, гірські села, пустельні райони чи ліси, де зведення веж або прокладання оптоволоконного кабелю є справжнім логістичним та економічним головним болем.
Все це виникає в контексті, коли, незважаючи на існування майже 10 000 активних супутників Starlink та близько 650 супутників OneWeb , надійне покриття все ще не гарантоване на великих територіях планети. Іншими словами, перспективи глобального супутникового інтернету все ще мають значні прогалини, і саме тут стратосферний інтернет прагне зробити сильний вплив.
Прецедент Loon, проєкту повітряних куль Google
До появи цього нового покоління платформ однією з найвідоміших спроб був Loon, проект Google X. Запущений у 2011 році, його ідея полягала у створенні мережі висотних аеростатів у стратосфері, які б діяли як плавуча телекомунікаційна мережа. Аеростаті розташовувалися на великих висотах і теоретично мали залишатися над певними зонами для забезпечення інтернет-послуг.
На папері це звучало чудово, але на практиці вони зіткнулися з елементарною фізичною проблемою: повітряні кулі повністю залежали від вітрових потоків . Хоча система могла змінювати висоту, щоб скористатися перевагами вітру з різних напрямків, було дуже важко утримувати повітряну кулю саме там, де вона потрібна, протягом тривалого часу.
Ця непередбачуваність вимагала використання величезного парку повітряних куль у повітрі, щоб забезпечити перебування хоча б деяких у зоні обслуговування, що призвело до збільшення витрат. У міру розвитку проекту стало зрозуміло, що модель була економічно невигідною . Після років тестування Google нарешті закрив Loon у 2021 році.
Незважаючи на цю невдачу, ідея використання стратосфери для забезпечення зв'язку не зникла. Тим часом інші компанії вже деякий час працювали над більш керованими HAPS (високогірними платформами), конструкція яких дуже відрізнялася від аеростатів: маневрені дирижаблі та дрони з фіксованим крилом, що працюють на сонячній енергії або водні. Ключовим завданням було створити платформу, яка могла б залишатися майже нерухомою над певною точкою, не покладаючись на вітер.
Сьогодні такі компанії, як Aalto HAPS або Sceye, стверджують, що вирішили саме те слабке місце, яке призвело до затоплення Loon, поєднавши ефективнішу аеродинаміку , інтелектуальну авіоніку та рухові системи, здатні «рухатися проти вітру», щоб компенсувати пориви вітру та, на практиці, закріплюватися над певною зоною обслуговування.
Ключовою перевагою цієї нової хвилі проектів є їхня здатність залишатися в повітрі протягом тижнів або навіть місяців , працюючи як справжні плавучі антени. Йдеться вже не про прості прототипи: деякі платформи побили значні рекорди, демонструючи, що технологія розвивається.
Одним із найбільш обговорюваних імен є Aalto HAPS , дочірня компанія європейського аерокосмічного гіганта Airbus. Її флагманським проектом є Zephyr , надлегкий дрон на сонячній енергії з розмахом крил близько 25 метрів . Цей апарат накопичує дедалі триваліші випробувальні польоти, досягнувши вражаючої позначки: 67 днів поспіль у повітрі у квітні 2025 року, що є рекордом у секторі HAPS.
З технічної точки зору, Zephyr розроблений для польотів у стратосфері та дії як вежа мобільного зв'язку, підвішена високо над землею. За словами П'єра-Антуана Обура, головного технічного директора Aalto HAPS, ідея полягає в тому, щоб інтегрувати його в мережі комерційних операторів мобільного зв'язку, щоб він фактично став ще однією коміркою в мережі, тільки плаваючи на висоті майже 20 кілометрів.
Перші значні комерційні випробування Zephyr відбудуться на півдні Японії у співпраці з мобільним оператором NTT DOCOMO та компанією супутникового зв'язку Space Compass. Географія Японії зробила її ідеальним випробувальним майданчиком: вона має близько 430 населених островів , багато з яких гірські, віддалені та з відносно невеликим населенням, що значно ускладнює розгортання традиційної інфраструктури.
У цих японських випробуваннях Zephyr транслюватиме високошвидкісне з'єднання 5G безпосередньо на стандартні смартфони, не вимагаючи спеціальної установки від користувача. Частота та спосіб інтеграції в мережу зроблять перехід від наземної комірки до стратосферної платформи практично непомітним для тих, хто знаходиться на землі.
Стратосферні дирижаблі та нові конструкції HAPS
Окрім безпілотників з фіксованим крилом, таких як Zephyr, ще однією сферою значного інтересу в цьому секторі є стратосферні дирижаблі . Саме тут з'являється Sceye, компанія з Нью-Мексико (США), яка розробила великий аеростат довжиною приблизно 65 метрів, що працює під тиском і працює на сонячній енергії та гелії.
Засновник і генеральний директор Sceye Міккель Франдсен стверджує, що його компанія досягла того, чого не змогла компанія Loon, завдяки поєднанню керованої форми дирижабля , вдосконаленої авіоніки та акумуляторів наступного покоління. Ці акумулятори живлять електричний вентилятор, який дозволяє дирижаблю «керувати проти вітру», тобто він може протидіяти вітровим потокам і підтримувати своє положення над потрібною зоною.
Така конструкція пропонує додаткову перевагу: велика площа поверхні дирижабля дозволяє інтегрувати сонячні панелі та акумулятори високої ємності , а також вантажопідйомність понад 250 кілограмів. Це дозволяє платформі підтримувати необхідну енергію протягом усіх денних та нічних циклів і залишатися стабільною як на висоті, так і в положенні, що є вирішальним для безперервної роботи.
Sceye також націлилася на Японію для своїх перших передкомерційних випробувань стратосферного зв'язку. Компанія співпрацює з SoftBank, одним з японських телекомунікаційних гігантів, який розглядає HAPS як спосіб вивести свої мережі «на новий рівень» та охопити сільські або острівні райони, які наразі залишаються в цифровому лимбі.
Тим часом інші великі гравці роблять кроки. Лондонська компанія World Mobile придбала Stratospheric Platforms і працює над стратосферним БПЛА на водневому паливі, оснащеним фазованою антенною решіткою, здатним, згідно з її планами, передавати до 200 Мбіт/с приблизно 500 000 одночасних користувачів на площі близько 15 000 км², що приблизно еквівалентно покриттю понад 500 традиційних веж стільникового зв'язку.
Переваги над супутниковим інтернетом та наземною інфраструктурою
Інтерес до стратосферного інтернету пов'язаний не лише з видовищем дирижаблів та дронів високо в небі. Основна мотивація є економічною та операційною: зробити підключення прибутковим у районах, де воно наразі не є, та більш гнучко доповнити існуючі мережі.
Одна з поширених критик супутникового інтернету, навіть таких передових систем, як Starlink, полягає в тому, що пропускна здатність розмивається, коли багато користувачів зосереджені в одній зоні. Оскільки супутники знаходяться на низькій навколоземній орбіті, їхній «конус покриття» дуже широкий, як промінь ліхтарика: чудово підходить для районів з розсіяними користувачами, але проблематично, коли щільність клієнтів зростає.
Є дуже яскраві приклади: у зонах конфліктів, таких як передова в Україні, повідомлялося, що продуктивність Starlink падає з пікових 220 Мбіт/с до 10 Мбіт/с під час пікового зростання використання , наприклад, коли одночасно підключено багато дронів та наземних роботів. В Індонезії, острівній державі з географією, схожою в деяких аспектах на Японію, деякі користувачі також повідомляли про втрату швидкості зі збільшенням кількості їхніх підписок.
Франдсен навіть стверджує, що оптимальна продуктивність Starlink починає погіршуватися, коли щільність перевищує приблизно одного користувача на квадратний кілометр , що може статися навіть в острівних громадах, які, хоча й не величезні, зосереджують сотні або тисячі людей на невеликій території. Це обмеження змушує операторів шукати альтернативи для певних регіонів.
З іншого боку, HAPS може зависати над певним регіоном і коригувати кількість платформ відповідно до фактичного попиту, без необхідності розгортати цілі сузір'я для окремої країни чи регіону. Як підсумовує Обур, якщо покриття потрібне в певному регіоні, достатньо одного стратосферного літака; якщо потрібна більша потужність, додається більше літаків, але набагато детальніше.
Витрати, бізнес-моделі та ринковий потенціал
Ключовим моментом у цій історії є те, скільки насправді коштуватиме цей тип підключення порівняно з альтернативами. Наразі супутниковий інтернет залишається непомірно дорогим для багатьох користувачів у країнах, що розвиваються. Тарифи Starlink починаються приблизно від 10 доларів на місяць у деяких частинах Африки, але мільйони людей у цих країнах живуть ледве на 2 долари на день, тому послуга просто не є для них економічно вигідною.
Такі компанії, як Aalto HAPS та Sceye, стверджують, що їхні платформи можуть знизити витрати на розгортання на одного користувача порівняно із супутниками та наземною інфраструктурою у віддалених районах. Охоплюючи великі регіони меншою кількістю літаків та без необхідності встановлювати тисячі веж, зменшуються як початкові інвестиції, так і витрати на обслуговування, що, теоретично, має призвести до нижчих цін для кінцевого користувача.
Зі свого боку, компанія World Mobile навіла дуже конкретні цифри. За словами Річарда Дікіна, керівника її стратосферного підрозділу, дев'яти платформ Stratomast буде достатньо для забезпечення високошвидкісного зв'язку для 5,5 мільйонів жителів Шотландії загальною вартістю приблизно 40 мільйонів фунтів стерлінгів на рік. У повсякденному вираженні це еквівалентно приблизно 60 пенсів на людину на місяць , що значно менше поточної плати за підписку Starlink у Великій Британії, яка становить близько 75 фунтів стерлінгів на місяць.
Незважаючи на це, галузеві аналітики дотримуються обережної позиції. Дослідження, такі як дослідження Analysis Mason, прогнозують, що ринок HAPS може досягти близько 1.900 мільярда доларів до 2033 року, що є скромною цифрою порівняно з оцінками для індустрії супутникового інтернету, яка може досягти близько 33.440 мільярда доларів до 2030 року. Іншими словами, ринок супутників, як очікується, буде набагато більшим, але HAPS прагне захопити дуже специфічні та стратегічні ніші.
Варто пам'ятати, що технологія HAPS не є новою концепцією . Її дослідження ведуться з 1990-х років, майже паралельно з розвитком мегасузір'їв супутників. Однак зниження вартості космічних запусків та масштабні інвестиції таких компаній, як SpaceX, означали, що стратосферні рішення на деякий час були відсунуті на другий план. Зараз вони потужно повертаються завдяки вдосконаленню матеріалів, акумуляторів, сонячних панелей та систем керування.
Регулювання, безпека та програми поза межами доступу до Інтернету
Щоб стратосферний інтернет став звичайним явищем, недостатньо просто мати готову технологію; регулятори повинні визнати її життєздатною та безпечною. У зв'язку з цим Федеральне управління цивільної авіації США (FAA) почало вживати заходів, опублікувавши приблизно 50-сторінковий документ, у якому досліджується, як інтегрувати значну кількість платформ HAPS у повітряний простір США.
Цей регуляторний інтерес не випадковий. У Сполучених Штатах досі налічується близько 8 мільйонів непідключених домогосподарств , що становить близько 4,5% населення, згідно з даними Американського опитування громади, проведеного Бюро перепису населення. Для прихильників високошвидкісних мобільних платформ (HAPS) ці платформи можуть запропонувати дешевше та гнучкіше рішення , ніж розгортання нових волоконно-оптичних мереж або продовження розширення традиційної мобільної інфраструктури.
Окрім доступу до Інтернету, стратосферні платформи мають низку інших дуже перспективних застосувань . Уряди та сили безпеки можуть використовувати їх для спостереження за кордонами, контролю морського або повітряного руху, розвідувальних місій та екстреного зв'язку під час стихійних лих або збройних конфліктів, де наземна інфраструктура може бути знищена або виведена з ладу.
У сфері цивільного захисту та охорони навколишнього середовища HAPS слугують платформами спостереження та дистанційного зондування : раннє виявлення лісових пожеж, моніторинг погоди, моніторинг викидів та контроль розливів забруднюючих речовин. Їхня здатність залишатися над одним і тим самим регіоном протягом тривалого часу робить їх ідеальним інструментом для виконання таких тривалих завдань.
Вони також починають досліджувати більш екзотичні комерційні можливості, такі як стратосферні туристичні дирижаблі , які доставлятимуть пасажирів на «краї космосу» та пропонуватимуть враження від польотів на великій висоті. Ці ж платформи можуть перевозити наукові або технологічні корисні вантажі та служити випробувальними полігонами для нових датчиків, камер або систем зв'язку.
NASSAT та рішення для підключення до HAPS
Поряд з розробкою літаків та дирижаблів створюються спеціальні комунікаційні рішення , що дозволяють цим платформам безперешкодно інтегруватися із супутниковими та наземними мережами. Одним із прикладів є NASSAT, яка працює над передовими системами зв'язку, призначеними для роботи вздовж осі Супутник/Стратосфера/Земля та забезпечення надійного зв'язку на великих висотах.
Рішення NASSAT включають плоскі електронні антени без рухомих частин , що оснащені електронним керуванням променем, автоматичним захопленням сигналу та динамічним перемиканням поляризації. Ці антени розроблені для швидкого перемикання між різними супутниками HTS та VHTS, підтримуючи затримку менше ніж приблизно 35 мілісекунд, навіть за складних умов.
У сегменті від стратосфери до рівня землі ці пропозиції поєднують такі технології, як масивний MIMO та 3D-формування променя , з можливістю роботи в діапазонах, таких як S-діапазон, для підвищення стійкості до перешкод та несприятливих атмосферних умов. Все це спирається на передові матеріали, такі як аерогель, каптон, тефлон та вуглецеве волокно, а також системи терморегуляції, здатні підтримувати внутрішню температуру близько 25 °C, коли зовнішня температура досягає -70 °C.
Окрім суто технічних аспектів, NASSAT наголошує, що багатьом проектам HAPS досі бракує комплексних комунікаційних рішень , і що існує значна можливість для компаній, які можуть запропонувати повні пакети, від антени до інтеграції з мережами операторів та державними установами. З цієї причини компанія співпрацює як з урядовими установами, так і з приватними компаніями та аерокосмічними консорціумами.
Якщо всі ці складові стануть на свої місця, стратосферний інтернет має всі можливості стати справжнім доповненням до супутникових та наземних мереж , особливо в сільській місцевості, на островах або в постраждалих від стихійних лих районах, де розгортання традиційних антен є повільним, дорогим або недоцільним. Те, що станеться найближчими роками в Японії, Індонезії, Шотландії або деяких частинах Африки, матиме вирішальне значення для визначення того, наскільки ці платформи зможуть виконати свою обіцянку щодо справжнього подолання цифрової нерівності та конкурувати віч-на-віч з такими гігантами, як Starlink.
