Internet ze stratosfery zamiast satelitów? Nowy pomysł na globalny dostęp do sieci

Nad naszymi głowami szykuje się cicha rewolucja.

Zamiast tysięcy satelitów, internet mogą nam dostarczać statki i drony unoszące się w stratosferze.

Brzmi jak science fiction, ale pierwsze projekty są już gotowe do działania. Jeśli się powiodą, z mapy mogą zniknąć białe plamy z zerowym zasięgiem, a koszt szybkiego internetu dla mieszkańców biedniejszych krajów spadnie do poziomu, o którym obecnie można tylko marzyć.

Dlaczego same satelity nie wystarczą

Według danych agendy ONZ ds. telekomunikacji niemal jedna czwarta ludzkości wciąż korzysta z internetu w sposób mocno ograniczony albo nie ma do niego dostępu w ogóle. Mimo tysięcy satelitów, które już krążą na orbicie, wizja prawdziwie powszechnej łączności nadal pozostaje daleko w tyle za marketingowymi obietnicami.

Powodów jest kilka i są one dość przyziemne:

• Przeciążenie pasma – z dużej wysokości pojedynczy satelita obsługuje ogromny obszar. Gdy użytkowników jest dużo, jakość połączenia spada, rosną opóźnienia i spada prędkość.
• Olbrzymie koszty infrastruktury – żeby zapewnić stabilny sygnał w konkretnym miejscu na Ziemi, potrzeba całej floty satelitów na niskiej orbicie. To bardzo złożone i niezwykle drogie przedsięwzięcie.
• Cena dla końcowego użytkownika – w wielu krajach rozwijających się abonament za internet satelitarny to luksus, na który przeciętna rodzina nie ma szans.

Dlatego coraz więcej firm i instytucji patrzy niżej – nie w kosmos, lecz w górne warstwy atmosfery, mniej więcej między 18 a 25 kilometrem nad ziemią. To właśnie tam ma działać internet stratosferyczny.

Co to są platformy HAPS i jak mają działać

Nowa koncepcja opiera się na tak zwanych HAPS – High Altitude Platform Station. To ogólna nazwa dla bezzałogowych statków unoszących się wysoko nad ziemią, ale nie wchodzących w przestrzeń kosmiczną.

Takimi platformami mogą być między innymi:

• duże sterowce wypełnione helem,
• balony na gorące powietrze lub gaz,
• drony o bardzo dużej rozpiętości skrzydeł,
• inne lekkie maszyny bez pilota.

Te „stacje na niebie” mają unosić się nad wybranym obszarem i pełnić funkcję nadajników. Z punktu widzenia użytkownika wszystko wygląda podobnie jak przy zwykłej komórce czy internecie domowym – telefon lub router łączy się z siecią, tyle że zamiast z klasyczną anteną naziemną komunikuje się ze sprzętem zawieszonym wysoko w stratosferze.

Internet stratosferyczny skraca drogę sygnału: zamiast kilkuset kilometrów do satelity, pakiety danych lecą zaledwie kilkanaście–dwadzieścia kilka kilometrów.

To od razu przekłada się na niższe opóźnienia, większą stabilność połączenia i możliwość obsługi dużej liczby użytkowników na relatywnie niewielkim obszarze.

Energia ze słońca i tygodnie w powietrzu

Kluczową cechą tych platform jest ich samowystarczalność energetyczna. Konstrukcje HAPS pokrywa się panelami fotowoltaicznymi, a nadwyżki energii trafiają do baterii. Dzięki temu:

• statki mogą utrzymywać się w powietrzu nieprzerwanie przez tygodnie, a czasem nawet miesiące,
• nie potrzebują paliwa w klasycznym rozumieniu,
• generują znikome emisje w porównaniu z konwencjonalnymi samolotami.

Umieszczenie nadajnika w stratosferze pozwala objąć zasięgiem setki tysięcy kilometrów kwadratowych – przy dużo niższych kosztach niż w przypadku budowy tysięcy masztów komórkowych czy prowadzenia światłowodu przez góry, pustynie albo gęste dżungle.

Od eksperymentów z balonami do pragmatycznych rozwiązań

Pomysł nie narodził się wczoraj. Pierwsze koncepcje takich platform pojawiały się już w latach 90., a w kolejnej dekadzie przeprowadzano intensywne testy. Do historii przeszły zwłaszcza balony rozwijane przez firmę z grupy Alphabet – miały one zapewnić tani internet w trudnodostępnych regionach. Projekt został jednak porzucony kilka lat temu.

Dlaczego? Problemy techniczne okazały się zbyt kosztowne: balony trudno było utrzymać dokładnie nad jedną strefą, silny wiatr potrafił zrujnować całą koncepcję, a logistyka wynoszenia i ściągania konstrukcji z wysokości pochłaniała gigantyczne środki. W tym samym czasie systemy satelitarne gwałtownie się rozwinęły i staniały, więc przewaga eksperymentalnych balonów zniknęła.

Nowa fala projektów wygląda jednak znacznie dojrzalej. Technologia materiałów, baterii, autopilotów i oprogramowania znacznie przyspieszyła. Przekłada się to na realną szansę, że internet stratosferyczny przestanie być futurystyczną ciekawostką, a stanie się kolejnym elementem rynku telekomunikacyjnego.

Najciekawsze projekty stratosferycznego internetu

Sterowiec na energię słoneczną z USA

Amerykańska firma Sceye opracowała gigantyczny sterowiec o długości około 65 metrów, wypełniony helem i zasilany energią słoneczną. Konstrukcja została zaprojektowana tak, by przez długi czas utrzymywać bardzo precyzyjną pozycję nad wyznaczonym obszarem. To rozwiązanie eliminuje główną bolączkę balonów znanych z wcześniejszych projektów – dryf na wietrze.

Według zapowiedzi sterowiec ma zapewnić pełnoprawną usługę dostępu do sieci, działając jak stacjonarna antena zawieszona „w chmurach”. Taki statek może obsłużyć rozległy teren, idealny na przykład dla rzadko zaludnionych regionów z rozproszonymi wioskami.

Ultralekki dron ze stajni Airbus

Inny kierunek obrała spółka Aalto HAPS, powiązana z Airbusem. Jej konstrukcja o nazwie Zephyr to smukły, ultralekki dron o rozpiętości skrzydeł około 25 metrów. Całą górną powierzchnię skrzydeł pokrywają panele słoneczne. Maszyna potrafi utrzymywać się w powietrzu nad jednym obszarem przez ponad dwa miesiące bez przerwy.

Tego typu dron można traktować jak „pół-satelitę”: nie wymaga rakiety do wyniesienia, dużo łatwiej go serwisować, a jednocześnie działa na tyle wysoko, że omija większość chmur i niekorzystnych zjawisk pogodowych.

Dron na wodór i ekstremalnie tani internet

Jeszcze inne podejście prezentuje brytyjski World Mobile. Firma zaprojektowała dron napędzany wodorem, który ma zapewniać przepustowość rzędu 200 megabitów na sekundę. Co ciekawe, przedsiębiorstwo wyliczyło, jak takie rozwiązanie wygląda ekonomicznie w praktyce.

Przywoływany przykład dotyczy Szkocji. Według szacunków zaledwie dziewięć takich platform wystarczyłoby, by dostarczyć szybki internet dla około 5,5 miliona mieszkańców. Miesięczny koszt na osobę miałby wynieść około 80 groszy. Dla porównania – typowy abonament w systemie satelitarnym kosztuje w tym scenariuszu równowartość kilkudziesięciu funtów.

Różnica w kosztach między internetem stratosferycznym a satelitarnym może okazać się kluczowa dla krajów rozwijających się, gdzie budżet domowy jest bardzo ograniczony.

Jak internet ze stratosfery może zmienić dostęp do sieci

Jeśli takie systemy wejdą do szerokiego użycia, najbardziej skorzystają obszary wiejskie i odizolowane. W wielu krajach operatorom zwyczajnie nie opłaca się stawiać tam masztów, bo potencjalnych klientów jest niewielu, a teren bywa trudny – góry, bagna, pustynie. Stratosferyczne platformy rozwiązują ten problem jednym ruchem.

Możliwe zastosowania obejmują między innymi:

• zapewnienie sieci dla szkół i szpitali w oddalonych regionach,
• łącza awaryjne w czasie katastrof naturalnych, gdy infrastruktura naziemna zostaje zniszczona,
• szybką poprawę zasięgu w regionach, gdzie gwałtownie rośnie liczba użytkowników internetu mobilnego,
• obsługę rolnictwa precyzyjnego, monitoringu środowiska czy systemów ostrzegania przed klęskami żywiołowymi.

Stratosfera może stać się więc czymś w rodzaju „brakującego ogniwa” między ziemią a orbitą, które uzupełni klasyczne sieci komórkowe i konstelacje satelitów, zamiast je zastępować.

Regulacje i techniczne wyzwania przed komercyjnym startem

Choć pierwsze projekty szykują się do testów komercyjnych, droga do pełnej skali nie będzie prosta. Trzeba ułożyć zasady współistnienia z innymi systemami łączności. Chodzi głównie o:

Od decyzji regulatorów zależy, czy firmy dostaną zielone światło na masowe wdrożenia. Bez jasnych reguł gry trudno planować inwestycje na lata do przodu.

Co oznaczają pojęcia: latencja, przepustowość, „białe plamy”

W rozmowach o nowym internecie często pojawiają się techniczne terminy. Warto je uporządkować, bo pomagają zrozumieć, czemu cała branża tak mocno szuka alternatywy dla samej orbity.

• Latencja – czas, jaki upływa od wysłania danych do otrzymania odpowiedzi. Gdy jest duża, wideorozmowy się „zacinają”, a gry online tracą sens. Platformy w stratosferze skracają drogę sygnału, więc poprawiają ten parametr.
• Przepustowość – ilość danych przesyłanych w danym czasie, najczęściej podawana w megabitach na sekundę. Im wyższa, tym więcej użytkowników może wygodnie korzystać z sieci w tym samym momencie.
• Białe plamy – miejsca na mapie, gdzie internet praktycznie nie istnieje albo działa tak słabo, że korzystanie z niego poza prostym komunikatorem jest bardzo utrudnione.

Właśnie te trzy elementy – niskie opóźnienia, sensowna przepustowość i zasięg poza miastami – mają być najmocniejszą stroną internetu stratosferycznego.

Co może się zmienić dla zwykłego użytkownika

Dla mieszkańców dużych miast różnica może początkowo nie być widoczna. Bardziej odczują ją osoby mieszkające daleko od aglomeracji, gdzie dziś często pozostaje wybór między wolnym LTE a drogim internetem satelitarnym.

W dłuższej perspektywie wejście kolejnego typu infrastruktury na rynek może wywołać korzystną presję cenową. Gdy operatorzy dostaną tańszy sposób zapewnienia zasięgu tam, gdzie dotąd było to zbyt kosztowne, łatwiej im będzie oferować atrakcyjniejsze pakiety, także dla miast. Możliwe też, że w wielu miejscach pojawi się konkurencja wobec pojedynczych dostawców satelitarnych usług szerokopasmowych.

Dla krajów Globalnego Południa internet stratosferyczny może mieć jeszcze większe znaczenie niż w Europie. To szansa, by ominąć etap budowy gęstej sieci kabli i masztów i od razu przeskoczyć do rozwiązań działających „z góry”. Trochę tak, jak niektóre państwa pominęły telefony stacjonarne i od razu przeszły do komórkowych.