Βασίλειος Μηλιώτης
Director of Business Development Defense @ Bianor Services | CEO @ MSB Technologies | Δρ UPC BarcelonaTech, MBA Imperial College London, Μηχανικός ΣΜΑ
H τεχνολογία HAPS έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση σε πολλούς κλάδους, συμπεριλαμβανομένων των τηλεπικοινωνιών, της στρατιωτικής επιτήρησης και της περιβαλλοντικής παρακολούθησης.
Αναμένουμε συναρπαστικές εφαρμογές τα επόμενα χρόνια.
Οι ψευδο-δορυφόροι μεγάλου υψομέτρου (HAPS) είναι μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV) που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε πολύ μεγάλα υψόμετρα, συνήθως πάνω από 20 km. Αυτές οι πλατφόρμες χρησιμοποιούνται για μια ποικιλία εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων των τηλεπικοινωνιών, της τηλεπισκόπησης και της περιβαλλοντικής παρακολούθησης.
Τα τελευταία χρόνια, έχουν προκύψει αρκετά αξιόλογα HAPS projects που αξίζει να εξεταστούν:
Google Loon
Το project Loon της Google στόχευε να παρέχει σύνδεση στο διαδίκτυο σε απομακρυσμένες περιοχές του κόσμου χρησιμοποιώντας μπαλόνια μεγάλου υψομέτρου. Τα μπαλόνια είχαν σχεδιαστεί για να πλοηγούνται στην στρατόσφαιρα, πάνω από την εμπορική αεροπορική κίνηση και τα καιρικά φαινόμενα, και να παρέχουν σύνδεση στο Διαδίκτυο στους χρήστες στο έδαφος. Το project Loon πραγματοποίησε επιτυχημένες δοκιμές σε πολλές χώρες, όπως η Νέα Ζηλανδία, το Πουέρτο Ρίκο και το Περού. Το project διεκόπη λόγω μη άμεσου αποδοτικού οικονομικού οφέλους για την Google, καθώς και επειδή τα μπαλόνια έφευγαν συχνά εκτός προδιαγεγραμμένου σχεδίου παρασυρόμενα από τους ανέμους.
Airbus Zephyr
Το Airbus Zephyr είναι ένα HAPS που κινείται με ηλιακή ενέργεια και έχει σχεδιαστεί για να παραμένει στον αέρα για μήνες. Το αεροσκάφος έχει άνοιγμα πτερύγων 25 μέτρα και μπορεί να πετάξει σε ύψος 21 km. Το Zephyr έχει χρησιμοποιηθεί για ποικίλες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της στρατιωτικής επιτήρησης, της περιβαλλοντικής παρακολούθησης και των τηλεπικοινωνιών.
Facebook Aquila
Το project Aquila της Facebook ήταν μια προσπάθεια παροχής σύνδεσης στο Διαδίκτυο σε απομακρυσμένες περιοχές του κόσμου χρησιμοποιώντας ιπτάμενες πτέρυγες με ηλιακή ενέργεια. Το αεροσκάφος είχε άνοιγμα πτερύγων 42 μέτρα και μπορούσε να παραμείνει ψηλά έως και 90 ημέρες. Ωστόσο, το project εγκαταλείφθηκε το 2018 μετά από αρκετές τεχνικές και κανονιστικές προκλήσεις.
Alenia Stratobus
Το project Stratobus της Alenia είναι ένα άλλο αξιόλογο εγχείρημα ενός HAPS που ξεχωρίζει για τον σχεδιασμό του. Το Stratobus είναι ένα αερόπλοιο τύπου Zeppelin μεγάλου υψόμετρου που έχει σχεδιαστεί για να παρέχει ένα ευρύ φάσμα υπηρεσιών, συμπεριλαμβανομένων των τηλεπικοινωνιών, της παρατήρησης της γης, της επιτήρησης των συνόρων και της βοήθειας πλοήγησης. Το αερόπλοιο τροφοδοτείται από ηλιακούς συλλέκτες και έχει μέγιστο υψόμετρο 20 km. Ένα από τα μοναδικά χαρακτηριστικά του Stratobus είναι η ικανότητά του να παραμένει ακίνητο στη στρατόσφαιρα για μεγάλα χρονικά διαστήματα, χάρη στο γεμάτο με ήλιο περίβλημα και το προηγμένο σύστημα πρόωσής του. Το αερόπλοιο μπορεί επίσης να προσαρμόσει το ύψος και τη θέση του για να καλύψει τις συγκεκριμένες ανάγκες κάθε αποστολής. Το Stratobus βρίσκεται αυτή τη στιγμή στη φάση ανάπτυξης και η εταιρεία αναμένει να ξεκινήσει τις δοκιμές ενός πρωτοτύπου τα επόμενα χρόνια. Εάν πετύχει, το αερόπλοιο θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι στη βιομηχανία των HAPS, παρέχοντας μια πιο ευέλικτη και οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση σε παραδοσιακούς δορυφόρους και UAVs.
Softbank HAPSMobile
Το HAPSMobile της Softbank είναι το πλησιέστερο project HAPS σε φάση εμπορικής χρήσης. Το HAPS Mobile είναι ένα UAV μεγάλου υψομέτρου που έχει σχεδιαστεί για να παρέχει υψηλής ταχύτητας σύνδεση στο Διαδίκτυο σε απομακρυσμένες περιοχές και περιοχές που έχουν πληγεί από καταστροφές. Το αεροσκάφος έχει άνοιγμα πτερύγων 78 μέτρα και τροφοδοτείται από ηλιακούς συλλέκτες, γεγονός που του δίνει τη δυνατότητα να πετάξει σε ύψος 20 km για αρκετούς μήνες. Το HAPSMobile είναι εξοπλισμένο με μια ποικιλία τεχνολογιών επικοινωνίας, συμπεριλαμβανομένων των 4G και 5G, γεγονός που του επιτρέπει να παρέχει υψηλής ταχύτητας σύνδεση στο Διαδίκτυο στους χρήστες στο έδαφος. Το αεροσκάφος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αντιμετώπιση καταστροφών και τις επικοινωνίες έκτακτης ανάγκης, παρέχοντας έναν γρήγορο και αξιόπιστο τρόπο για την αποκατάσταση των συνδέσεων επικοινωνίας σε πληγείσες περιοχές. Η Softbank έχει πραγματοποιήσει αρκετές επιτυχημένες δοκιμαστικές πτήσεις του HAPS Mobile και η εταιρεία σχεδιάζει να ξεκινήσει μια εμπορική υπηρεσία στο εγγύς μέλλον. Εάν πετύχει, το HAPS Mobile θα μπορούσε να συμβάλει στη γεφύρωση του ψηφιακού χάσματος παρέχοντας πρόσβαση στο Διαδίκτυο σε περιοχές που επί του παρόντος δεν εξυπηρετούνται ικανοποιητικά από δορυφόρους.
Αποστολή των HAPS
Οι HAPS που έχουν παρουσιαστεί μέχρι στιγμής ως πειραματικά projects, έχουν σχεδιαστεί ώστε να εξυπηρετούν νέες υπηρεσίες παρακολούθησης βασισμένες σε Ψευδο-Δορυφόρους Μεγάλου Ύψους, εξοπλισμένους με:
- Εξειδικευμένα συστήματα ανίχνευσης- αποτύπωσης
- Κατάλληλη υποδομή επίγειας και δορυφορικής επικοινωνίας καθώς και
- Υπολογιστικούς πόρους on-board για υλοποίηση αλγορίθμων Τεχνητής Νοημοσύνης στην άκρη του δικτύου (Edge computing resources).
Οι προβλεπόμενες υπηρεσίες θα καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών. Ο όρος HAPS αναφέρεται σε εξειδικευμένα αεροσκάφη με την ικανότητα να πετούν για παρατεταμένες χρονικές περιόδους στην άκρη της γήινης ατμόσφαιρας σε υψόμετρο περίπου 20 km (~60,000 ft), όπου ξεκινά η στρατόσφαιρα. Τέτοια συστήματα θα αποτελέσουν μια ανατρεπτική τεχνολογία για υπηρεσίες που παρέχονται τώρα είτε από δορυφόρους υψηλού κόστους είτε από ανθρώπινα ελεγχόμενα drones, με σημαντικά χαμηλότερο κόστος και με υψηλή ακρίβεια σε ευρείες γεωγραφικά περιοχές.
Οι εφαρμογές της τεχνολογίας αυτής μπορούν να αξιοποιηθούν στους ακόλουθους κλάδους:
Παρακολούθηση Υποδομών, Μεταλλείων και Ακτών
- Οι HAPS αποτελούν ιδανική υποδομή για λύσεις διαχείρισης και παρακολούθησης υποδομών που θα περιλαμβάνουν:
- Φάση προκατασκευής (σχεδιασμός, επιτόπια έρευνα και χαρτογράφηση)
- Φάση κατασκευής (παρακολούθηση τοποθεσίας, εκτέλεση έργου, τρισδιάστατη μοντελοποίηση και διαχείριση αποθεμάτων δομικών υλικών)
- Φάση μετά την κατασκευή (λειτουργία, συντήρηση και αποκατάσταση από καταστροφές).
- Οι HAPS θα παρέχουν επίσης υπηρεσίες παρακολούθησης στη βιομηχανία εξόρυξης, συμπεριλαμβανομένης της ανίχνευσης ορυκτών, της διαχείρισης καταπάτησης και της παρακολούθησης συμβάσεων (δημοσίου – εργολάβου διαχειριστή λατομείου).
- Θα παρέχουν επίσης με τον κατάλληλο εξοπλισμό λύσεις παρακολούθησης και συντήρησης για δίκτυα διανομής υπηρεσιών κοινής ωφέλειας όπως το πόσιμο νερό και η ηλεκτρική ενέργεια.
- Οι λύσεις παρακολούθησης ακτών θα ενδιαφέρουν εμπλεκόμενους φορείς, για τον εντοπισμό αλλαγών ακτών λόγω διάβρωσης, καταπάτησης ή άλλων λόγων. Επιπλέον, η ανίχνευση πετρελαιοκηλίδων και ο εντοπισμός της περιβαλλοντικής ρύπανσης θα είναι στο πεδίο των λύσεων που σχεδιάζεται να παρέχουν οι HAPS.
Παρακολούθηση Δασών και Ορεινών Όγκων
- Η παρακολούθηση των δασών για πυρκαγιές και περιβαλλοντικές καταστροφές παρουσιάζει δυσκολίες λόγω της πολυπλοκότητας του τοπίου. Οι πυρκαγιές των δασών μας αποτελούν βασικές προκλήσεις και η διαχείρισή τους απαιτεί τη χρήση προηγμένης τεχνολογίας. Οι εφαρμογές βασισμένες σε δεδομένα από HAPS μπορούν να παρέχουν λύσεις εναέριας έρευνας και διάσωσης με οπτικά δεδομένα και συστήματα υπέρυθρης απεικόνισης, που θα βοηθήσουν στη διαχείριση και προστασία των δασών. Μία από τις σημαντικότερες εφαρμογές είναι η πραγματικού χρόνου παρακολούθηση της εξέλιξης μιας πυρκαγιάς κατά τις νυχτερινές ώρες με αλγορίθμους πρόβλεψης της εξέλιξης (ταχύτητας και κατεύθυνσης) του μετώπου της πυρκαγιάς.
- Οι HAPS θα παρέχουν επιπλέον διευκόλυνση στην Έρευνας και Διάσωσης (SAR) σε ορεινούς όγκους, ειδικότερα σε βουνά δημοφιλή σε πεζοπόρους και ορειβάτες, καθώς και σε περιοχές ελκυστικές για χειμερινά σπορ.
Τροφική Αλυσίδα
- Οι HAPS έχουν τη δυνατότητα να αυξήσουν την παραγωγή τροφίμων μέσω παράλληλης μείωσης του ενεργειακού αποτυπώματος των καλλιεργειών. Είναι δυνατή η αποτελεσματική παρακολούθηση της υγείας των καλλιεργειών για ένα ευρύ φάσμα του πρωτογενή κλάδου της γεωργίας. Οι HAPS μπορούν να επιτρέψουν στους γεωργούς να αποκτήσουν γνώσεις για την υγεία του εδάφους και τα θρεπτικά συστατικά του πριν από τη σπορά. Τα δεδομένα και οι αναλύσεις δεδομένων που παρέχονται από τους HAPS μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προγραμματισμό της άρδευσης. Οι ακριβείς χάρτες πεδίου που παρέχονται μέσω των εικόνων HAPS μπορούν να βελτιώσουν τη χρήση πόρων όπως το νερό, τα λιπάσματα και άλλα αναλώσιμα.
- Οι υπηρεσίες παρακολούθησης για τη μεταφορά τροφίμων και τα logistics που βασίζονται σε δεδομένα συλλεγόμενα από HAPS θα έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση της αποτελεσματικότητας και τον εξορθολογισμό της μεταφοράς πρώτων υλών και τελικών προϊόντων, βελτιώνοντας την ιχνηλασιμότητα σε ολόκληρη την αλυσίδα αξίας που είναι το κλειδί για τη βιομηχανία τροφίμων, τόσο από άποψη κερδοφορίας όσο και από άποψη βιωσιμότητας και προοπτικής.
Λειουργία Παρόχου 5G σε Απομακρυσμένες Περιοχές
- Tο αρχικό κίνητρο των εγχειρημάτων HAPS ήταν να γεφυρώσουν το ψηφιακό χάσμα απομακρυσμένων περιοχών, παρέχοντας σε αυτές υψηλής ταχύτητας σύνδεση στο Διαδίκτυο.
- Η ανάπτυξη των constellations των δορυφόρων χαμηλής τροχιάς (Low Earth Orbit Satellite Constellations) του Starlink της SpaceX, έκανε τις επενδύσεις σε HAPS για αυτήν την υπηρεσία μη βιώσιμες και επηρέασε την εξέλιξη αρκετών projects.
Συμπερασματικά, η τεχνολογία HAPS έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση σε πολλούς κλάδους, συμπεριλαμβανομένων των τηλεπικοινωνιών, της στρατιωτικής επιτήρησης και της περιβαλλοντικής παρακολούθησης. Τα έργα που αναφέρονται παραπάνω είναι μερικά μόνο παραδείγματα της καινοτόμου δραστηριότητας που εξελίσσεται σε αυτόν τον τομέα και μπορούμε να αναμένουμε να δούμε ακόμη πιο συναρπαστικές εξελίξεις τα επόμενα χρόνια.
