Мы продолжаем нашу серию под условным названием «Интернет для всех, или Интернет без башен сотовой связи», в  которой рассказываем о проектах, призванных самыми нетривиальными способами дать Интернет регионам, где отсутствует необходимая наземная инфраструктура сети, есть сложности с ее строительством, или доступом.

Напомним, согласно статистике (2021 г.), только половина населения земного шара имеет доступ к Интернету, но при этом уже существует с десяток технологических крупных проектов, которые призваны самыми нетривиальными способами дать доступ к глобальной сети. Часто, это самые отсталые экономически, или же труднодоступные районы мира. Итак, в нашем большом обзоре, из нескольких частей, мы рассмотрим все основные международные проекты по раздаче Интернета туда, где нет наземных сетей связи, или туда, где дела с ними обстоят не очень хорошо. Начали мы (см. здесь) с обзора проекта Project Loon (известного как проект раздачи Интернета при помощи воздушных шаров), — проекта, который совсем недавно был закрыт. А сейчас поговорим о проекте другого технологического гиганта Facebook — Project Aquila Flying. И который также был закрыт, но уже несколько лет назад.

Facebook начал свой проект Aquila в 2014 г. В 2017 году беспилотник на солнечной энергии успешно выполнил второй полномасштабный испытательный полет.

Разработкой и изготовлением прототипа планера руководила компания Ascenta, находящаяся в графстве Сомерсет, в Великобритании, приобретенная Facebook в 2014 году. Всего было построено и запущено несколько моделей беспилотника Aquila, чтобы отработать саму концепцию проекта до создания полномасштабного прототипа уже в реальности.

После сооружения на заводе Ascenta во всё том же английском Сомерсете, а точнее в городке Бриджуотер (Bridgwater) беспилотный летальный аппарат Aquila был разобран и отправлен в полигон в Юме, небольшом городке в пустыне, на юго-западе американского штата Аризона, он впервые совершил полет 28 июня 2016 года.

Как поняли наши читатели, Project Aquila Flying представляет собой проект распространения Интернет-сигнала посредством беспилотных летательных аппаратов.

Но почему именно беспилотники? Вот как на этот вопрос отвечало популярное американское Интернет-издание The Verge (theverge.com), — издание, посвященное компьютерной технике, гаджетах и стиле жизни, в своей публикации «Facebook полетел», которая вышла летом 2016, вскоре после первого полета Aquila Flying: 

«Есть много способов, которые не связаны с созданием дронов, чтобы дать людям Интернет.

Есть спутники, что обеспечивают доступ в Интернет в широких географических регионах. Но они эффективны только в районах с низкой плотностью населения — слишком много пользователей могут в условиях ажиотажа «сожрать» всю полосу пропускания сигнала.

Есть вышки сотовой связи, которые отлично подходят для покрытия густонаселенных городов. Но строительство такого количества вышек сотовой связи, которого было бы достаточно для того, чтобы покрыть всю Землю, считается слишком дорогим и непрактичным даже для Facebook.

В 2014 году (основатель Facebook) Цукерберг написал статью, в которой проанализировал различные методы доставки Интернет-сигнала. По его словам, высотные дроны, а точнее говоря, высотные беспилотные летальные аппараты, могут обслуживать огромную аудиторию, живущую в городах среднего размера или на окраинах городских агломераций. Такие беспилотные летальные аппараты могут летать ближе к земле, чем спутники, а это означает, что их сигнал сильнее и может быть более полезным для больших групп населения. А тот факт, что такие дроны летают выше зоны воздушного пространства, зарезервированной для авиации, упрощает их развертывание.

Цукерберг рассуждал в своей статье, что если бы Facebook смог построить беспилотный летальный аппарат, который брал бы большую часть своей энергии от Солнца, то такой дрон мог бы летать в течение 90 дней. Система лазерной связи с дрона при этом могла бы раздавать высокоскоростной Интернет на базовые станции на земле, соединяя их все в радиусе 50 километров. И дронам было бы легче маневрировать, чем, скажем, воздушными шарам (метод, примененный  Google в проекте Project Loon)… Если бы строительство дронов-беспилотников можно было поставить на поток, т.е. изготавливать их достаточно дешево, то они однажды усеяли бы всё небо, став важной частью инфраструктуры глобального Интернета.

Итак, 26 месяцев назад (на момент написания цитируемой здесь статьи The Verge в июне 2016) Цукерберг поставил амбициозную цель: выпустить функциональную версию Aquila всего за пару лет. Он лично нанял экспертов, среди прочего, из Лаборатории реактивного движения НАСА и медиа-лаборатории Массачусетского технологического института, чтобы воплотить свое видение в жизнь.

В рамках проекта Facebook потратил почти 20 миллионов долларов на приобретение команды компании Ascenta, авиационной консалтинговой компанией, под руководством Энди Кокса (Andy Cox). Кокс — инженер-механик, который ранее работал в команде, которая смогла удерживать в небе дрон на солнечной энергии в течение двух недель, что по-прежнему является мировым рекордом. После того, как Facebook приобрел его компанию, Кокс стал главным помощником Цукерберга по проекту Aquila. Команда работает на заводе в Бриджуотере, что в 150 милях к западу от Лондона…

Создание работающей модели Aquila заставило команду Project Aquila Flying ежедневно сражаться с законами физики. Так, вначале они попытались запускать Aquila при помощи воздушного шара. Запланированная на октябрь 2015 года дата первого испытательного полета была перенесена, затем еще раз перенесена. Также попыткам управлять 27-футовой моделью Aquila препятствовали штормы, вызываемые течением Эль-Ниньо.

Но к 28 июня 2016 г. команда преодолела все эти препятствия. По словам Цукерберга, на крейсерской высоте беспилотный аппарат Aquila потреблял всего 2000 ватт энергии — эквивалент мощности, вырабатываемой пятью сильными велосипедистами. Разработчики проекта надеялась, что беспилотный аппарат при первом испытательном старте продержится в воздухе всего полчаса, но он оказался настолько устойчивым, что его смогли продержать в воздухе в течение 90 минут, прежде чем аппарат благополучно приземлился». Конец цитаты. В цитировавшейся статье The Verge не упоминалось о том, что на данных испытаниях, а именно испытаниях 28 июня 2016 г. аппарат Aquila получил при посадке повреждения. Об этом стало известно гораздо позднее, в ноябре 2016 г., о чем в конце цитируемой здесь статьи The Verge также позднее было добавлено соответствующее добавление, цитируем: «Facebook не раскрыл свой провал, на момент, когда готовился репортаж (летом 2016 г.)».

Зато в статье очень поэтично описывалось, как летел беспилотник, цитируем:

«Наблюдая с земли над испытательным полетом (28 июня 2016 г.), Цукерберг был поражен как неторопливо летит Aquila. «Он летел очень медленно», — сказал Цукерберг две недели спустя в штаб-квартире Facebook в городе Менло-Парке, штат Калифорния. «В большинстве случаев, когда люди проектируют самолеты, они проектируют их так, чтобы перемещать людей или предметы с места на место, поэтому им совсем не нужно, чтобы летательные аппараты двигались слишком медленно. Но если ваша цель — оставаться в воздухе в течение длительного периода времени, и при этом вам нужно использовать как можно меньше энергии – это означает, что нужно двигаться настолько медленно, насколько это вообще возможно по законам физики, но при этом не падать на землю».

После происшествия при посадке на испытаниях 28 июня 2016 г беспилотник Aquila проекта Project Aquila Flying был модифицирован….

Второй полет состоялся 22 мая 2017 года. И этот полет продолжительностью один час 46 минут был признан успешным. Вообще же, отметим, беспилотник проекта Project Aquila Flying был спроектирован таким образом, чтобы серийная версия летательного аппарата могла находиться непрерывно, без посадки, в стратосфере в течение 90 дней.

В ноябре 2017 года было объявлено о партнерстве с Airbus для дальнейшего развития проекта Project Aquila Flying.

А затем судьба проекта круто изменилась. В 2018 году Facebook отказался от своего первоначального плана по разработке Project Aquila Flying. 27 июня 2018 года Яэль Магуайр (Yael Maguire), технический директор Facebook заявил от имени компании (цитата по блоку инженеров Facebook engineering.fb.com):

«Мы решили больше не проектировать и не строить наши собственные летательные аппараты, и закрыли наш завод в Бриджуотере в Великобритании… В будущем мы продолжим работать с такими партнерами, как Airbus, по разработке системы HAPS в целом, как и над разработкой других технологий, необходимыми для функционирования всей этой системы, такими как бортовые полетные компьютеры и батареи высокой плотности». Конец цитаты.

Мы еще вернемся ниже к заявлению Яэля Магуайра, но прежде необходимо пояснить, что такое HAPS, который он упоминает в своем заявлении, тем более, что, согласно его заявлению, трансформация, а фактически прекращение проекта Project Aquila Flying связана с тем, что ряд глобальных гигантов аэрокосмической отрасли объединили свои усилии для разработки HAPS. Итак, HAPS — это аббревиатура от High altitude platform systems – т.е. станции на высотных платформах, их также именуют атмосферными спутниками (atmosat ) или псевдоспутниками, или даже высотными дронами. HAPS  — это воздушные суда, которые должны летать в атмосфере на больших высотах в течение продолжительных периодов времени, в целях предоставления услуг, которые обычно предоставляются искусственным спутниками на космической орбите Заметим, что HAPS остаются в воздухе за счет атмосферной подъемной силы, либо аэростатической / плавучести (например, воздушные шары), либо аэродинамической (например,  БПЛА). Напротив, обычные спутники на околоземной орбите работают в космическом вакууме и остаются в полете за счет центробежной силы, определяемой их орбитальной скоростью.

На сегодняшний день (2021 г.) все разработки по проекту HAPS представляют собой беспилотные летательные аппараты (БПЛА).

А вот как описывается HAPS на сайте Международного союза электросвязи (Напомним, Международный союз электросвязи, МСЭ — International Telecommunication Union, ITU – специализированное учреждение Организации Объединенных Нации – ООН, занимающееся вопросами телекоммуникаций и радио, а также регулирующее вопросы международного использования радиочастот. Основан как Международный телеграфный союз в 1865 году):

«Технологические инновации и возрастающая актуальность распространения широкополосной связи привели к развитию систем станций на высотных платформах (High altitude platform systems — HAPS). Эти легко развертываемые станции, работающие в стратосфере (уровне атмосферы Земли, начинающемся на высоте 20 км), размещаются достаточно высоко для того, чтобы обеспечивать обслуживание большого района или дополнять пропускную способность других поставщиков услуг широкополосной связи… В регламенте радиосвязи МСЭ (РР) HAPS определяется как радиостанция, расположенная на объекте на высоте 20–50 километров в определенной номинальной фиксированной точке относительно Земли…

Системы станций на высотных платформах (HAPS) могут использоваться как для установления фиксированных широкополосных соединений для конечных пользователей, так и в качестве линий передачи между сетями подвижной связи и базовыми сетями для транзитного трафика. Оба типа применений HAPS делают возможным развертывание подвижной широкополосной связи в отдаленных районах, в том числе в горных, прибрежных и пустынных районах…

HAPS – не новая идея, и МСЭ начал изучать HAPS еще около 1996 года. Тем не менее использование HAPS стало осуществимее благодаря прогрессу в областях эффективности солнечных панелей, плотности энергии аккумуляторов, легких композитных материалов, автономной бортовой связи и антенных технологий.

Проведенные недавно испытательные развертывания станций, обеспечивающих широкополосный доступ в интернет с высоты примерно 20 км над поверхностью Земли, показали способность этих станций обеспечивать соединения для отдаленных или обслуживаемых в недостаточной степени сообществ.

Тем не менее для того чтобы системы HAPS стали коммерчески целесообразным вариантом обеспечения широкополосной связи во всем мире, в особенности в странах с ограниченной инфраструктурой, необходимо решить ряд проблем.

Проводимые в настоящее время МСЭ-R исследования показывают, что общие потребности в использовании спектра для систем HAPS составляют от 396 МГц до 2969 МГц для линий Земля–платформа HAPS и от 324 МГц до 1505 МГц для линий платформа HAPS–Земля. Эти объемы охватывают потребности в спектре для конкретных применений (например, для операций по оказанию помощи при бедствиях) и для обеспечения возможности установления соединений (например, широкополосные соединения для коммерческого использования).

Три всемирные конференции радиосвязи (ВКР-97, ВКР-2000 и ВКР-12) выделили спектр для HAPS в диапазонах частот, соответственно, 47/48 ГГц, 2 ГГц, 27/31 ГГц и 6 ГГц.

Исследования МСЭ-R, проведенные с целью определения потребностей в спектре для HAPS, показали, что потребности в спектре для широкополосных применений HAPS не могут быть полностью удовлетворены в рамках текущих определений для HAPS. Наряду с этим некоторые из используемых HAPS в настоящее время полос частот имеют географические ограничения, тогда как для совершенствования и согласования применения HAPS желательны общие определения всемирного масштаба.

Поэтому на ВКР‑19 государства – Члены МСЭ решили определить для систем HAPS дополнительные полосы радиочастотного спектра.

Испытания HAPS проходят в ряде стран с целью демонстрации их способности обеспечивать возможность широкополосных соединений, транзитных линий и работу связи при восстановлении после бедствий. Согласованные на глобальном и региональном уровнях определения для HAPS на ВКР-19 будут способствовать развитию этих применений и позволят от испытаний переходить к коммерческому использованию». Конец цитаты по релизу МСЭ.

Итак, как поняли наши читатели, проект HAPS фактически пересекается с разработкой Facebook — Project Aquila Flying, но при этом выглядит масштабнее. Поэтому Facebook и отказался от своего первоначального плана по разработке Project Aquila Flying.

Но вернемся к заявлению от Яэля Магуайра, технического директора Facebook, от 27 июня 2018 года, когда он сообщил о фактическом прекращении проекта Project Aquila Flying. Вот как он мотивировал в упомянутом заявлении решение Facebook о закрытии Project Aquila Flying:

«Часть инвестиций (по решению задачи по предоставлению повсеместного доступного Интернета) была направлена ​​на разработку технологий связи следующего поколения, таких как беспилотник Aquila , относящегося к системе станций на высотной платформе (HAPS). Разработка Project Aquila Flying велась путем проб и ошибок, которых было немало. Когда мы начали программу Aquila еще в 2014 году, то в этой области было задействовано очень мало компаний — и все они работали независимо друг от друга. Кроме того, единственный доступный для этих платформ спектр не подходил для широкополосной связи из-за технических и географических ограничений.

Поэтому мы решили тогда начать с нуля и инвестировать в физические блоки, необходимые для работы этой технологии, — прежде всего, в летальный аппарат. Чтобы увеличить наши шансы на успех, мы взяли на себя все этапы проектирования, разработки и испытаний нашего летательного аппарата, — всем этим управляла наша команда в Бриджуотере, Великобритания. Благодаря усилиям этой команды, которые включали и два успешных полномасштабных испытательных полета, в т.ч. и учебную посадку, мы смогли наглядно продемонстрировать жизнеспособность летального аппарат нашей конструкции.

Конечно, для подключения HAPS требуется нечто большее, чем просто летальный аппарат. Мы добились значительного прогресса в некоторых  разработке частях системы HAPS…

Мы также осуществляли усилия, направленные на согласование частотного спектра и координацию глобальной авиационной политики, в том числе касающейся международной нормативной базы по проблематике HAPS, — для того, чтобы открыть HAPS для присоединения новых участников.

По мере того, как мы работали в рамках Project Aquila Flying над развитием технологии HAPS, было приятно увидеть, что ведущие компании аэрокосмической отрасли также начали инвестировать в эту технологию, включая проектирование и строительство новых летальных аппаратов для больших высот. Учитывая эти события, мы решили больше не проектировать и не строить собственные летальные аппараты и закрыть наш завод в Бриджуотере», заявил Яэль Магуайр.

В общем, Project Aquila Flying, разрабатывавшийся Facebook, был «съеден» более глобальным проектом по разработке технологии HAPS. Медиа отмечали, что после того, как HAPS стали разрабатывать авиастроительные гиганты, ИТ-предприятию, коей является Facebook, конкурировать в разработке HAPS с ними стало слишком затратно. Вместо этого, как сообщается, Facebook сосредоточился на разработке радиорелейного передатчика. С помощью этого передатчика высотные аппараты будут передавать сигнал наземным станциям, а те — распределять его между конечными потребителями.

Продолжение нашей серии обо всех основных нетривиальных международных проектах по раздаче Интернета здесь.