Een nieuwe generatie stratosferische ballonnen en onbemande luchtvaartuigen (UAV's) voor grote hoogtes zou binnenkort de wereld kunnen verbinden met supersnel internet tegen een fractie van de prijzen die worden gehanteerd door exploitanten van megaconstellaties van satellieten, zoals Starlink van SpaceX. High-altitude platform stations of HAPS, bestaan al een tijdje, maar de technologie is nog niet volledig van de grond gekomen.
Google heeft tien jaar lang geprobeerd ballonnen te ontwikkelen die in de stratosfeer boven afgelegen plattelandsgebieden zouden zweven en internet naar de bewoners zouden sturen, maar heeft dat project, Loon genaamd, in 2021 opgegeven, omdat het niet duurzaam bleek te zijn. Vier jaar later zeggen bedrijven als World Mobile Stratospheric en Sceye dat ze op het punt staan om internetverbinding vanuit de stratosfeer, de laag van de atmosfeer van de aarde op ongeveer 10 tot 50 kilometer boven de planeet, werkelijkheid te maken. Bovendien beweren ze dat hun aanbod beter en goedkoper zal zijn dan dat van satellietmegaconstellaties in een lage baan om de aarde (LEO), die ook zijn ontwikkeld met de belofte om de wereld zonder internetverbinding te verbinden.
Richard Deakin, CEO van World Mobile Stratospheric, zei dat HAPS tot nu toe niet succesvol zijn geweest omdat ze niet in staat waren om de energieverslindende antennes te ondersteunen die nodig zijn om internet met hoge bandbreedte over uitgestrekte gebieden te verzenden. Eerder geteste ballonnen en luchtschepen op grote hoogte waren voor hun stroomvoorziening afhankelijk van fotovoltaïsche cellen, die volgens Deakin slechts “een paar honderd watt” opleveren. Hij zei dat de HAPS van zijn bedrijf, een autonoom vliegtuig genaamd de Stratomast, zal worden aangedreven door vloeibare waterstof, waardoor het niet alleen zes dagen lang op een hoogte van 18 km kan zweven, maar ook genoeg elektriciteit kan opwekken om een 3 bij 3 meter grote phased-array-antenne te voeden die 500.000 gebruikers op aarde tegelijkertijd kan verbinden. Na zes dagen zou een nieuw vliegtuig arriveren om de dienst over te nemen, terwijl het eerste vliegtuig terugkeert naar de basis om bij te tanken.
Deakin zegt dat gebruikers via Stratomast een connectiviteit van 200 megabit per seconde (Mbps) rechtstreeks op hun smartphones zullen krijgen. Dat zou een enorme verbetering zijn ten opzichte van het huidige aanbod van Starlink van 17 Mbps, dat momenteel alleen geschikt is voor nood-sms-berichten. Zelfs AST SpaceMobile, dat een constellatie van gigantische antennes in een baan om de aarde bouwt om internet rechtstreeks naar smartphones te sturen, kan slechts ongeveer 21 Mbps aan. “Als de Stratomast eenmaal vliegt, zullen al die oude satellieten in musea terechtkomen”, aldus Deakin.
Het Stratomast-vliegtuig van 4 ton (4,4 ton), gemaakt van lichtgewicht koolstofvezel, heeft een spanwijdte van 184 voet (56 m), wat overeenkomt met die van een Boeing 787 Dreamliner-vliegtuig van 120 ton (132 ton). Een enkele Stratomast bestrijkt een gebied van 15.000 vierkante kilometer. Een dergelijk groot bereik betekent dat heel Schotland met slechts negen Stratomast-platforms kan worden bestreken, aldus Deakin. World Mobile Stratospheric schat dat de kosten voor het runnen van een dergelijk systeem ongeveer 40 miljoen pond (52 miljoen dollar) per jaar zouden bedragen, waardoor het bedrijf 200 Mbps internetconnectiviteit zou kunnen bieden aan de 5,5 miljoen inwoners van Schotland tegen een kostprijs van ongeveer 60 pence per persoon per maand. “Dat is genoeg voor tv, breedbandinternet, alles...”, vertelde Gregory Gottlieb, hoofd luchtplatforms bij World Mobile, aan Space.com.
Artistieke impressie van het Stratomast vliegtuig - Foto: WMS
Ter vergelijking: het goedkoopste Starlink-abonnement, dat alleen gebieden met een lage vraag dekt, kost momenteel 40 dollar per maand. En de prijs is slechts één van de nadelen van LEO-satellietinternet. Om verbinding te kunnen maken met Starlink-satellieten hebben gebruikers speciale terminals nodig. Hoewel de downlink-snelheden van Starlink oplopen tot 250 Mbps, wordt de bandbreedte verdund naarmate het aantal gebruikers toeneemt. Zo klagen troepen aan het front in Oost-Oekraïne dat de bandbreedte van Starlink het gebruik van grondrobots beperkt, omdat de meeste terminals daar slechts ongeveer 10 Mbps halen. “Er is eigenlijk geen enkele satellietconstellatie die meer dan één persoon per vierkante kilometer [0,4 vierkante mijl] kan bedienen”, vertelde Mikkel Frandsen, oprichter en CEO van een andere HAPS-ontwikkelaar, het in New Mexico gevestigde Sceye, aan Space.com. “Dat is zo'n beetje het maximum.”
Sceye, opgericht in 2014, heeft een luchtvaartuigachtige HAPS ontwikkeld die wordt aangedreven door zonne-energie en die al verschillende succesvolle testvluchten heeft gemaakt. In augustus vorig jaar werd het Sceye-luchtvaartuig het eerste stratosferische platform dat met succes een nacht in de stratosfeer doorstond zonder na zonsondergang te dalen en op de vereiste positie boven een vast punt op aarde bleef. Het probleem van afdrijven en moeilijkheden met het op positie blijven waren volgens Frandsen enkele van de kwesties die hebben geleid tot het einde van het Google Loon-project. In juni ontving Sceye een “strategische investering” van de Japanse telecommunicatie-exploitant SoftBank, die hoopt dat de technologie het mogelijk zal maken om zelfs in de meest achtergestelde gebieden connectiviteit van de volgende generatie aan gebruikers te bieden. Sceye heeft onlangs ook een contract van NASA binnengehaald voor het hosten van payloads voor aardobservatie.
Frandsen zei dat Sceye niet wil concurreren met satellietinternetproviders, maar denkt dat megaconstellaties, zelfs wanneer ze volledig zijn uitgerold, niet zullen kunnen voldoen aan de wereldwijde behoefte aan connectiviteit. “Alle satellietconstellaties samen zullen niet meer doen dan een klein deukje slaan in de wereldwijde vraag naar connectiviteit”, zei hij. “Ze zullen goede zaken doen met de prijzen die ze vragen, maar ze zullen geen miljarden mensen bedienen. De ruimte is niet zo schaalbaar. Ze zullen miljoenen mensen bedienen.”
LEO-satellietmegaconstellaties zoals Starlink van SpaceX draaien in een baan om de aarde op een paar honderd kilometer boven het aardoppervlak. In de afgelopen vijf jaar hebben ze de verre geostationaire satellieten, die in een baan om de aarde draaien op 35.786 km hoogte, vervangen als de dominante technologie voor het leveren van internetconnectiviteit vanuit de ruimte. Maar de groei van het aantal satellieten baart experts op het gebied van duurzaamheid in de ruimte zorgen. Hoe meer objecten er rond de planeet razen, hoe groter het risico op botsingen die de ruimte rond de aarde kunnen vervuilen met duizenden gevaarlijke fragmenten. Bovendien maken atmosferische fysici zich zorgen over de toenemende hoeveelheid metaal die tijdens de terugkeer van satellieten in de atmosfeer verbrandt. “HAPS is een heel interessant domein, omdat het in veel opzichten het beste van terrestrische en satelliettechnologie combineert: systemen op grote hoogte zonder de nadelen”, aldus Deakin.
Gottlieb zei dat HAPS een handig, flexibel en gemakkelijk vervangbaar alternatief voor satellietinternet zou kunnen bieden in tijden van toenemende geopolitieke spanningen. “Er bestaat een visie dat binnen 24 uur na een groot conflict de lage baan om de aarde onbruikbaar zou zijn voor militaire doeleinden”, aldus Gottlieb. "Wij kunnen op zeer korte termijn vliegtuigen inzetten. We kunnen flexibel zijn wat betreft het spectrum dat we gebruiken en allerlei verschillende apparaten die op onze platforms kunnen worden geplaatst." Het team van Deakin ontwikkelt Stratomast sinds 2019 in samenwerking met de Duitse telecommunicatieprovider Deutsche Telecom. Tijdens tests in Duitsland en Saoedi-Arabië hebben ze de werking van hun nieuwe antennetechnologie gedemonstreerd.
Eerder dit jaar werd het bedrijf overgenomen door de Amerikaanse telecomprovider World Mobile. Het bedrijf is onlangs een samenwerking aangegaan met de Indonesische telecomprovider Protelindo om Stratomast van de grond te krijgen. Het samenwerkingsverband is van plan om volgende zomer vluchttests met hun antenne op lagere hoogte uit te voeren en hoopt in 2027 te kunnen beginnen met testvluchten in de stratosfeer. Sceye werkt ondertussen aan het vergroten van het uithoudingsvermogen van zijn luchtschip en hoopt in 2027 met commerciële vluchten te kunnen beginnen.
Bron: Space.com
