Общим мнением является то, что большинство людей в наши дни находятся в Интернете, но это верно только в очагах цивилизации. По состоянию на конец 2015 года примерно 4 миллиарда человек до сих пор не имеют доступа. Многие живут в районах, где инфраструктура Интернета еще не развита, или где покрытие является неадекватным или непомерно дорогим.
Компания Google, известная своими многочисленными достижениями в области высоких технологий, разрабатывает несколько проектов, направленных на то, чтобы обеспечить массовое подключение к высокоскоростному Интернету. Их проект Google Fiber направлен на предоставление гигабитных услуг - гораздо более высоких, чем скорости соединения, к которым мы привыкли - с использованием оптоволокна, и пилотные проекты этой программы проходят в нескольких регионах США. Но у компании есть еще один проект, направленный на обеспечение базового высокоскоростного Интернета в районах, где его нет. И в проекте используется то, что мы считаем низкотехнологичным - воздушные шары!
Проект назван Project Loon отчасти потому, что в нем задействованы воздушные шары, а отчасти потому, что это звучит безумно. Google планирует создать беспроводные сети с помощью загруженных оборудованием воздушных шаров, парящих в стратосфере высоко над облаками. Воздушные шары взаимодействуют друг с другом, а также с наземным сетевым оборудованием и мобильными устройствами, чтобы люди на земле могли подключаться друг к другу.
Project Loon вышел из лабораторий Google X, компании, известной своими безумно звучащими проектами, такими как беспилотные автомобили, Google Glass и контактные линзы с вычислительными компонентами. Но как бы странно это ни звучало, Project Loon уже прошел успешные и многообещающие испытания программы.
Воздушные шары Google Loon
Воздушные шары Project Loon - это не типичные воздушные шары для вечеринок, которые плохо себя чувствуют в экстремальных условиях на больших высотах. Воздушные шары для вечеринок также не смогут нести много оборудования. Команда Google Loon разработала что-то более похожее на метеозонд, предназначенное для того, чтобы выдерживать суровые атмосферные условия, такие как перепады давления, сильный ветер, воздействие ультрафиолета и экстремальные температуры, которые часто значительно ниже нуля на больших высотах. Это означает, что они могут оставаться в воздухе намного дольше, чем любые ранее разработанные воздушные шары. Различные модели воздушных шаров получили прозвища в честь птиц, в том числе Falcon, Ibis, Grackle и совсем недавно NightHawk.
Воздушные шары изготовлены из полиэтилена толщиной примерно с пакет для сэндвичей. Каждый надутый воздушный шар (часть, называемая «оболочкой» воздушного шара) имеет ширину примерно 50 футов и высоту 40 футов (ширина 15 метров, высота 12 метров) с площадью поверхности около 5 381 футов (500 квадратных метров).. Их размер требует работы с ними в гигантских ангарах, таких как арендованные Google помещения на федеральном аэродроме Моффетт в Калифорнии.
В воздушных шарах есть две камеры (что-то вроде воздушного шара внутри воздушного шара), внутренняя наполнена воздухом, а внешняя - гелием. Клапаны и вентилятор, прикрепленные к нижней части воздушного шара, могут использоваться для нагнетания или выпуска воздуха. Добавление воздуха во внутренний шар увеличивает массу и заставляет шар опускаться, а выпуск воздуха заставляет его подниматься.
Многие из ранних воздушных шаров проекта лопнули или недолго оставались в воздухе. Команда сделала все возможное, чтобы проанализировать проблемы и внести улучшения. Google наняла экспертов по аэрокосмической, аэрокосмической, текстильной и другим дисциплинам, чтобы выяснить, почему они терпят неудачу, и наняла бывших военных для поиска сбитых воздушных шаров (которые иногда падали в труднодоступных местах).
Некоторые испытания проводились в экстремальных условиях, таких как те, с которыми воздушные шары могут столкнуться в атмосфере. В какой-то момент температура случайно упала до минусовой температуры в Южной Дакоте, одном из мест производства воздушных шаров. Более поздние испытания были проведены в Климатической лаборатории Мак-Кинли на базе ВВС Эглин во Флориде, что позволило им подвергнуть воздушные шары воздействию экстремальных погодных условий, таких как сильный ветер и отрицательные температуры, в контролируемой лабораторной среде..
Выяснилось, что многие сбои были вызваны крошечными утечками, которые было трудно обнаружить. Даже самое крошечное отверстие размером с булавку значительно сократит время нахождения воздушного шара в воздухе. Благодаря находкам швы были усилены, и были введены более бережные протоколы обращения с баллонами, в том числе члены команды ходили по ним только в очень мягких пушистых носках.
Помимо повышения жизнеспособности собственного проекта, усилия Google обеспечили прорывы в самой сфере воздухоплавания. Благодаря улучшениям конструкции их воздушные шары теперь остаются на плаву около 100 дней. Один даже продержался на ногах рекордные 187 дней и девять раз облетел планету. Это время полета, о котором раньше не слышали и которое некоторые эксперты считают невозможным.
Команда Loon также значительно улучшила процесс развертывания с самого начала проекта. Раньше экипажу приходилось укладывать воздушные шары на брезент, разворачивать и частично надувать их перед запуском, и их можно было запускать только при скорости ветра 6 миль (9,7 км) в час или ниже. Но Google разработал Autolauncher (внутреннее название Bird House), переносной ангар высотой 50 футов (15,2 метра) с автоматическим краном для растягивания и наполнения воздушных шаров. Теперь их можно запускать при скорости ветра 15 миль (24 километра в час), а работа, которая раньше занимала 14 человек и 45 минут, теперь занимает 4 человека и 15 минут. Благодаря этим улучшениям легче держать на плаву достаточное количество воздушных шаров для формирования сети.
Электронное оборудование Google Loon
Google, конечно же, не рассылает воздушные шары в одиночку. У каждого воздушного шара есть металлический ящик с электронным оборудованием, свисающий снизу на шнуре с прикрепленными солнечными панелями для питания.
Каждая солнечная панель представляет собой массив монокристаллических солнечных элементов, заключенных в пластиковый ламинат и удерживаемых в алюминиевой раме размером примерно 5 футов на 5 футов (1,5 метра на 1,5 метра) в ширину. Две такие панели установлены лицом наружу друг от друга под острыми углами, чтобы ловить солнечный свет, который они могут получить, когда воздушные шары вращаются. Они генерируют около 100 Вт энергии за несколько часов полного дневного света, которая накапливается в батареях, чтобы оборудование продолжало работать в темноте.
Электронная полезная нагрузка включает в себя вычислительное оборудование для управления всем, перезаряжаемые литий-ионные батареи для хранения солнечной энергии, блоки GPS для отслеживания местоположения воздушных шаров, десятки датчиков, чтобы Google мог отслеживать атмосферные условия, и радиооборудование для беспроводной связи. связь с другими аэростатами и с наземными сетями. Радиооборудование включает в себя базовую станцию eNodeB LTE с широким покрытием, высокоскоростную направленную линию связи и резервную радиостанцию.
Согласно данным Google, связь, обеспечиваемая каждым воздушным шаром, должна охватывать площадь диаметром около 25 миль (40 километров) на земле, при этом сотни людей потенциально могут одновременно подключаться к воздушному шару. Команда Loon также увеличила скорость передачи данных в 10 раз с начала проекта. Они ожидают, что покрытие будет соответствовать типичной скорости сети LTE 4G. Руководитель проекта Loon, Майк Кэссиди, заявил, что их воздушные шары могут охватывать площадь до 5000 квадратных километров (1931 квадратную милю) на земле и предоставлять услуги со скоростью 15 мегабит в секунду на телефоне или 40 мегабит в секунду. второй на устройстве MiFi.
Google Loon на работе
Первый слой атмосферы Земли - это тропосфера, где мы живем и где чаще всего происходит погода. Воздушные шары будут парить в следующем слое, называемом стратосферой. Нижняя часть стратосферы начинается на высоте от 4 до 12 миль (от 6 до 20 километров) над поверхностью планеты (самая низкая на полюсах и самая высокая на экваторе), а верхняя часть стратосферы заканчивается на высоте около 31 мили (50 километров) над поверхностью планеты. Земля. Воздушные шары Loon будут летать на высоте от 11 до 17 миль (от 18 до 27 километров), что примерно в два раза выше, чем маршруты коммерческой авиации.
В стратосфере мало водяного пара, очень мало облаков и нет погоды. Кроме того, внизу холоднее, а вверху горячее, что препятствует подъему газов, создавая ситуацию, когда на разных высотах существуют относительно стабильные слои. В этих слоях ветер дует в разных направлениях и с предсказуемой скоростью.
Google анализирует исторические данные, связанные с ветром, и текущие прогнозы на будущее от Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) для разработки алгоритмов, которые могут прогнозировать и моделировать характер ветра, чтобы помочь в навигации на воздушном шаре. Воздушные шары будут управляться путем регулировки соотношения гелия и воздуха, чтобы поднимать или опускать их до уровня стратосферы, где ветер дует в нужном Google направлении. Они будут ездить автостопом на ветру, что в некотором смысле делает их как солнечными, так и ветровыми.
Google разработала операционную систему, которую они называют Управлением полетами, чтобы постоянно контролировать, отслеживать и управлять воздушными шарами и даже предупреждать ближайших авиадиспетчеров об их присутствии, когда они поднимаются в стратосферу или спускаются на землю. Их навигационное программное обеспечение со временем совершенствовалось: от отправки команд один раз в день до каждых 15 минут. Центр управления полетами может пересчитывать траектории полета воздушного шара каждую минуту. Команда Loon также улучшила свою способность направлять воздушные шары в определенные места с нескольких сотен метров первоначально до нескольких сотен километров. Навигация должна быть максимально автоматизирована, чтобы можно было управлять тысячами воздушных шаров одновременно, чтобы предотвратить разрыв сетей, но по-прежнему будут люди, использующие программное обеспечение управления полетами, чтобы следить и управлять вещами вручную, если это необходимо.
Google может вернуть воздушные шары на землю для восстановления, выпустив газ из оболочки. Газ также может выпускаться автоматически, если баллон может лопнуть. Парашют автоматически раскрывается, если воздушный шар падает слишком быстро. Google планирует извлекать воздушные шары и оборудование, когда это возможно, для повторного использования или переработки компонентов.
Сетевое оборудование LTE, прикрепленное к воздушным шарам, будет работать в сотовых диапазонах существующих телефонных компаний и позволит воздушным шарам напрямую связываться с сотовыми телефонами и вышками на земле, устраняя необходимость в установке специальных наземных антенн. Google сформирует партнерские отношения с местными сотовыми компаниями, чтобы люди могли подключаться через мобильные устройства с поддержкой LTE. Для подключения к сети потребуются специальные SIM-карты Loon.
Проект Loon So Far
Предварительные испытания, получившие название Icarus, начались в августе 2011 года. Руководитель проекта Рич ДеВол и его команда выпустили четыре латексных шара с вычислительным оборудованием Linux и маршрутизатором WiFi из водохранилища Сан-Луис в Калифорнии. Они следовали за ними на автомобиле, оснащенном антеннами, картой Wi-Fi и анализатором спектра для проверки сигнала. Последовали и другие подобные тесты, пока они в конечном итоге не смогли передать сигнал от одного воздушного шара к другому и подключиться к Интернету в машине. Сообщается, что во время некоторых ранних тестов оборудование находилось в пенополистироловом холодильнике.
В 2012 году название команды было изменено на Daedalus (отец Икара). ДеВол стал главным техническим архитектором, потому что предпочитал заниматься техническими вопросами, а Майк Кэссиди стал руководителем проекта. Они наняли аэрокосмических инженеров, сетевых инженеров, специалистов по картографии, специалистов по энергетике, по крайней мере одного воздухоплавателя, военных ветеринаров и экспертов по текстилю (включая швей) для проектирования, испытаний и пошива воздушных шаров. В 2012 году они начали работать с компанией Raven Aerostar, которая производит воздушные шары, в том числе для НАСА, чтобы помочь усовершенствовать воздушные шары.
Чтобы увеличить шансы на восстановление оборудования, на испытательном оборудовании были выгравированы слова «безвредный научный эксперимент» с номером для призыва к награде (но без упоминания о Google, так как в то время это был секретный проект). точка). В октябре 2012 года один из испытательных аэростатов, по-видимому, вызвал несколько сообщений о наблюдениях НЛО в Кентукки и в конце концов улетел в Канаду, где и был потерян.
Первые официальные пилотные испытания состоялись в июне 2013 года, когда тридцать воздушных шаров были выпущены из новозеландского района Крайстчерч. Они поднялись примерно на 15,5 миль (25 километров), и каждый нес около 22 фунтов оборудования, которое связывалось по беспроводной сети с помощью специальных предварительно установленных выпуклых наземных антенн. Всего было около 50 тестировщиков, в том числе семья Ниммо и семья Маккензи, которые были одними из первых, кто подключился к Интернету через сеть воздушных шаров. Тестеры подключались на скоростях 3G.
Дополнительные тесты были проведены в Центральной долине Калифорнии, Австралии, Чили и Бразилии, а также в других местах. В июне 2014 года бразильская школа Linoca Gayoso Castelo Branco впервые смогла подключиться к Интернету с помощью воздушных шаров Project Loon, оборудованных радио LTE, в сочетании с наземной антенной на крыше школы. Следующим шагом для Google станет запуск сотен воздушных шаров по кольцу вокруг планеты для проверки непрерывного обслуживания в районах Южного полушария. У компании есть некоторые проблемы с получением разрешений на пролет во многих местах, поэтому в основном она проводит испытания в Южном полушарии, где не так много препятствий такого рода.
В июле 2015 года было объявлено, что Google сотрудничает со страной Шри-Ланка, чтобы обеспечить всю страну площадью 25 000 квадратных миль (64 750 квадратных километров) и около 22 миллионов человек (большинство из которых не в настоящее время не в сети) с доступом в Интернет через воздушные шары Project Loon, возможно, к началу 2016 года.
Один из воздушных шаров Loon врезался в пальму во дворе жилого дома в пригороде Лос-Анджелеса, штат Калифорния, в сентябре 2015 года, недалеко от места предполагаемой посадки. В ходе незначительного инцидента никто не пострадал.
Потенциальные преимущества Google Loon
Есть много мест, где Интернет-услуги не на должном уровне или отсутствуют, или где многие люди просто не могут позволить себе то, что доступно. В 2011 году, когда начался проект Loon, Международный союз электросвязи сообщает, что в Интернете было 2,2 миллиарда человек. В 2015 году это число возросло примерно до 3,2 миллиарда человек. Несмотря на значительный рост, около 4 миллиардов человек по-прежнему остаются без доступа к Интернету.
Даже у некоторых людей, имеющих доступ, нет качественного, бесперебойного высокоскоростного широкополосного доступа. Связь с неба может предоставлять услуги в районах, где обычно возникают проблемы, например, в гористой местности, а также в местах, до которых инфраструктура Интернета не доходит. Сети воздушных шаров должно быть гораздо проще и дешевле запускать в отдаленных местах, в том числе в развивающихся странах, чем прокладывать провода и устанавливать вышки сотовой связи и другое дорогостоящее оборудование или использовать чрезвычайно дорогие спутники связи. Сети воздушных шаров Google также можно использовать в чрезвычайных ситуациях, например, для быстрого восстановления доступа в Интернет после того, как стихийное бедствие повредило наземное оборудование.
Сотовые операторы проявили интерес к аренде доступа к сетям Google Loon. Это может позволить им привлекать новых клиентов и предоставлять более качественные услуги на более высоких скоростях в областях, которые они уже охватывают. Это не будет бесплатно, но есть надежда, что часть экономии может быть передана клиентам в виде более низких цен. Google уже сотрудничает с Vodafone в Новой Зеландии, Telstra в Австралии и Vivo и Telebras в Бразилии для тестирования.
Project Loon может стать настоящим благом для общества в эпоху, когда связь с остальным миром дает огромные преимущества. Подключение всех жителей планеты к сети также принесет пользу Google, который в значительной степени зависит от доходов от онлайн-рекламы и услуг. И снова компания будет получать платежи за доступ к сетям Loon.
В 2014 году Google приобрел другую компанию по производству высотных дронов на солнечных батареях (как сообщается, из-под Facebook) под названием Titan Aerospace, чтобы помочь с несколькими их проектами, включая Project Loon и картографирование, а также они купили спутниковую компанию Skybox Imaging. и инвестировал в космическую компанию SpaceX. SpaceX запрашивает разрешение на запуск тысяч небольших спутников на низкую орбиту, чтобы обеспечить мир высокоскоростным интернетом.
Google - не единственная компания, пытающаяся донести Интернет до людей через небо. Facebook запустил свою лабораторию Connectivity Lab с целью предоставить доступ к недорогому Интернету большему количеству людей во всем мире с помощью таких технологий, как спутники и дроны. В 2014 году они купили компанию Ascenta, производящую высотные беспилотники на солнечных батареях, и наняли технических экспертов из таких мест, как НАСА.
Возможность подключения к Интернету дает людям доступ ко всем ресурсам, которые может предложить Всемирная паутина, от общения до образования и возможностей для бизнеса. Любое количество предприятий может получить жизненно важную информацию и новые источники материалов и продуктов. Люди в районах с небольшим количеством медицинских работников или вообще без них потенциально могут получить виртуальную медицинскую помощь. Преподаватели и учащиеся могут мгновенно получить доступ к дополнительным учебным материалам, а люди, не имеющие доступа к школам, могут читать учебники или посещать занятия онлайн. Молодые будущие ученые и изобретатели могут найти идеи, ресурсы и, возможно, даже сотрудников в Интернете.
Доступ может улучшить экономику области. По словам руководителя проекта Google Loon Майка Кэссиди, увеличение проникновения Интернета в стране на 10 процентов приводит к увеличению ВВП примерно на 1,4 процента в год.
Google надеется, что Project Loon будет предоставлять коммерческие услуги к концу 2016 года.
Часто задаваемые вопросы
Что такое шар Google Loon?
Google Loon ball - это проект Google X, призванный обеспечить доступ в Интернет в удаленных и сельских районах с помощью высотных воздушных шаров.
Почему Project Loon был отменен?
На этот вопрос нет однозначного ответа, поскольку существует множество возможных причин, по которым Project Loon мог быть отменен. Некоторые возможные причины включают отсутствие финансирования, отсутствие интереса со стороны общественности или правительства или невозможность реализации проекта.
Почему Google Loon потерпел неудачу?
Есть несколько возможных причин провала Google Loon: 1. Технология не была готова: Google Loon полагался на экспериментальную технологию и не был готов к широкому использованию. Воздушные шары были склонны к протеканию и падению с неба, а сигнал часто был ненадежным. 2. Проект был слишком амбициозным: Google Loon был амбициозным проектом, и, возможно, слишком амбициозным во благо. Проект был дорогим и требовал большой координации между различными командами и партнерами. 3. Рынок не был готов: Google Loon опередил свое время, и рынок не был к нему готов. Технология не была достаточно зрелой, а спрос на услугу был недостаточным.4. Google Loon не был прибыльным: Google Loon не был прибыльным, и неясно, был бы он когда-либо прибыльным. Проект был дорогим, и неясно, был бы достаточный спрос, чтобы оправдать стоимость.
Примечание автора. Как работает Google Loon
Доступ к Интернету имеет жизненно важное значение в наши дни не только для облегчения нашей жизни, но и для доступа к жизненно важным услугам и в целом для приспособления к жизни в обществе. Мы все чаще общаемся онлайн и занимаемся другими повседневными делами, такими как чтение новостей, проверка погоды, оплата счетов и развлечения. Мы также можем получить образование (как вне школьной программы, так и в рамках школьной программы), которое поможет нам улучшить наши перспективы, и искать работу далеко за пределами области, о которой сообщают наши местные газеты и отделы труда. Отсутствие доступа к Интернету ставит вас в невыгодное положение, поэтому я рад, что есть люди, стремящиеся распространить его охват на тех, кто до сих пор оставался в стороне. И тот факт, что некоторые услуги могут быть предоставлены воздушными шарами, делает это еще более забавным.