Moj internet je lahko balon!

Toda približno 40 odstotkov človeštva svojih juter še vedno ne začenja z zagonom brskalnika in pregledom dogajanja na družbenih omrežjih. Podatkovna infrastruktura je bila vsaj do pred kratkim bistveno predraga, da bi jo lahko napeljali povsod.

Eden prvih poskusov, kako digitalno ero pripeljati tudi v najbolj odročne kotičke našega planeta, se je odvil šele pred kakimi petnajstimi leti. Iniciativa, poimenovana Prenosnik za vsakega otroka oz. OLPC (One Laptop per Child), ni imela namena zgolj posredovati internetnega priključka – s katerim v resnici ni kaj početi brez ustrezne naprave –, pač pa je šlo za dobrodelno razdeljevanje poceni prenosnikov.

Te je bilo mogoče z električno energijo polniti s pomočjo vrtljive ročice ali pa še bolj domiselne, nekakšne jo-jo priprave. Še bolj pomembno je, da so se ti prenosniki zmogli povezovati v t. i. mesh omrežje, kar pomeni, da so si drug drugemu posredovali tudi internetno povezavo. V trenutku, ko je bil v splet priključen eden izmed prenosnikov, so povezavo lahko dobili tudi vsi prenosniki v njegovem dosegu. 

OLPC je tedaj odprl zoprno razpravo, kako pomembna je digitalna pismenost – in ali morda otroci v podsaharski Afriki bolj od prenosnika in spleta potrebujejo hrano in čisto vodo? Kakorkoli, pobudo OLPC so kljub temu z nakupi in razdeljevanjem računalnikov podprla številna velika podjetja. Žal pa je leta 2014 projekt kljub temu ugasnil.

A kjer ne zmore dobrodelnost, lahko poskusi poslovnost. Zadnja desetletja nam tehnološki razvoj narekujejo velika spletna podjetja – Google, Facebook, Alibaba in drugi. Njihov poslovni model temelji na nenehnem ponujanju novih in izboljševanju starih, večinoma kar brezplačnih storitev – slednje jim omogoča predvsem množičnost uporabnikov.

Teh pa v razvitem svetu počasi zmanjkuje. Kar poglejte okoli sebe in v mislih preštejte svoje znance, ki še nimajo Gmail ali Facebook uporabniškega računa? Od tod do razmišljanja, kako v splet povezati tudi najbolj odročne kotičke sveta, ni več daleč. Kako to doseči, pa je docela vizionarsko vprašanje. 

V te kraje ni smotrno vleči optične ali bakrene žične povezave, še manj ustrezno bi bilo postavljanje mreže baznih postaj za mobilni internet, kot ga poznamo v urbanih okoljih. Izkazalo se je, da je edina sprejemljiva rešitev »samo od zgoraj navzdol«, njeno udejanjenje pa terja veliko poslovne drznosti, znanja, predvsem pa sredstev za razvoj. Vsega tega pa imajo v obilju na voljo zgoraj omenjena podjetja. 
 

Googlov Loon

Letos poleti so prebivalci 50.000 kvadratnih kilometrov velikega in v infrastrukturnem smislu precej nerazvitega območja v Keniji končno dobili internetne priključke. Večina med 35.000 uporabniki se niti ni zavedala, da podatkovna povezava do njih prihaja dobesedno z neba, saj jim jo je zagotavljalo 35 prostoletečih balonov, opremljenih z baznimi postajami četrte generacije mobilnega interneta, ki ga poznamo tudi pod kratico LTE. Skupaj z lokalnim telekomunikacijskim podjetjem jim ga je dobavila družba Alphabet, Googlovo krovno podjetje.

Ideja se je porodila že dobrih deset let prej v njihovi tedanji raziskovalni enoti Google X. Šlo je za zamisel o tisočih balonov, ki bi se gibali visoko v stratosferi nad zemeljskim površjem in dostavljali internet ljudem pod sabo. Projekt so poimenovali Loon, kar bi po naše zvenelo kot prismuk, tudi zato, ker se je vse skupaj zdelo precej neizvedljivo, če ne kar noro. 

Začeli so razvijati lasten, čim bolj preprost nosilni balon. Zunanji ovoj, napravljen iz polietilena, ima premer približno 15 metrov in površino primerljivo z velikostjo igrišča za tenis. Napolnjeni so s helijem, ki sodi med žlahtne pline, kar pomeni, da zlepa noče reagirati z drugimi elementi, še zlasti ne s kisikom, zato je varen za uporabo. Je precej bolj varen kot vodik, ki je, kot se spomnimo, v nesreči Hindenburga za vedno pokopal koncept zračnih potovanj s cepelini.

Eden najtrših orehov, ki je čakal Googlove inženirje, se je nanašal na vodenje takih balonov. Torej, kako letalnike brez pogona, ki jih sem in tja preganjajo zračne mase, obdržati nad določenim ozemljem? V ta namen si jih je najbolje predstavljati kot nekakšne zračne podmornice, ki jezdijo na tokovih 15 do 25 kilometrov visoko. Na teh višinah vetrovi pihajo v najrazličnejše smeri, balon pa s spuščanjem in dviganjem med zračnimi pasovi skuša najti najugodnejšo smer, pri tem pa tudi predvidevati, kakšno bo nadaljevanje poti.

Zato se znotraj zunanjega ovoja balona, napolnjenega s helijem, nahaja še en manjši ovoj, napolnjen z zrakom. Količino tega zraka z vpihovanjem in izpihovanjem uravnava ventilator, ki ga poganjajo sončne celice. Večja količina zraka v notranjem balonu zmanjša helijev vzgon, zaradi česar letalnik izgublja višino in obratno. Z dviganjem oz. spuščanjem balon doseže želeni zračni pas in nato nadaljuje pot v tisti smeri. Vsega tega seveda ne nadzoruje človeški pilot, pač pa poteka samodejno, s pomočjo računalniških algoritmov.

Ni naključje, da je Google v preteklosti veliko vlagal v preučevanje zračnih tokov in v izdelavo pripadajočih matematičnih modelov. Njihovi inženirji tako danes že lahko predvidijo gibanje zračnih mas za kakih 15 dni vnaprej. Na ta način lahko balone pošljejo na pot okoli sveta ali pa jim naložijo, da mesece dolgo krožijo na določenem območju.

Zanimivo je, da so delovanje algoritmov sprva nadzorovali in upravljali človeški nadzorniki, a se je sčasoma izkazalo, da umetna inteligenca brez izjeme vedno najde boljšo rešitev. Če se je na prvi pogled pogosto zazdelo, da so letalniki odtavali v popolnoma napačno smer, se je pozneje izkazalo, da so precej vnaprej predvideli ugodne zračne tokove, ki so jih nato še hitreje in učinkoviteje od človeškega pilota ponesli na želeno lokacijo. Loon je zato zanimiva mešanica aeronavtike, omrežnih tehnologij, predvsem pa zapletene matematike velikih količin podatkov oziroma big data, kot tudi imenujemo to področje.

Googlovi internetni baloni so lani praznovali pomemben mejnik: v zemeljski stratosferi so preleteli že več kot milijon ur in v tem času napravili 40 milijonov kilometrov. Slednje je dovolj za sto izletov do Lune in nazaj ali pa za tisočkratno obkrožitev Zemlje. 
 

Dostopna točka na nebu

Za uporabnike pa je seveda ključen tovor, ki ga tak balon nosi pod sabo. Tega je za dobrih deset kilogramov, obsega pa nadzorno elektroniko, komplet baterij, ki letalniku omogočajo delovanje tudi ponoči, ter dve bazni postaji, ki se povezujeta s tistimi na drugih balonih plovilih in z uporabniki na tleh.

Tudi ta sistem je namreč zamišljen kot že omenjeno mesh omrežje, kar pomeni, da mora biti vsaj eden od balonov povezan s ponudnikovim signalom na tleh, povezava pa se potem prek drugih plovil prenaša dalje, vse do končnega uporabnika. Ena leteča naprava lahko z internetnim signalom oskrbuje ozemlje pod sabo v premeru kakih štirideset kilometrov, približno dvakrat tolikšna pa je najdaljša razdalja, ki jo lahko med sabo še imata dva balona, da ostaneta povezana. 

Uporabniki za sprejem signala ne potrebujejo posebnih sprejemnikov, za zdaj še zadostuje naprava z vmesnikom LTE, ki ga imajo vsi sodobni pametni telefoni. Hitrosti prenosov so solidne – najnovejši podatki izvirajo iz še svežega kenijskega eksperimenta – in so povprečno 18,9 Mb/s v smeri proti uporabniku in 4,7 Mb/s v nasprotno smer. To je približno enako, kot zmorejo najslabše širokopasovne povezave v naših domovih.

Plovila lahko najdlje ostajajo v zraku do 200 dni, njihovo pot sicer ves čas spremljajo s pomočjo GPS-oddajnika in jih po izteku življenjske dobe kontrolirano strmoglavijo tako, da iz njih postopoma izpuščajo helij, nato pa pristanejo na kakem dostopnem kraju. Poskrbljeno je tudi za morebitna nenadna strmoglavljenja, pri čemer trd pristanek nekajkilogramskega plovila prepreči v ta namen vgrajeno samodejno padalo. 

Loon se je uspešno odrezal v čisto zaresni krizi leta 2017, ko je trideseterica balonov poletela nad Portoriko, da bi v času, ko je hurikan Marija tam pometel z vso zemeljsko infrastrukturo, ponudili spletno povezavo okoli 200.000 tamkajšnjim prebivalcem. 
 

Sateliti

Resnici na ljubo so odmaknjeni predeli Zemlje imeli že dolgo na razpolago podatkovno povezavo prek satelitov. Če ste se v preteklosti na kakem samotnem kotičku planeta družili s kakim bogatašem, je ta zagotovo iz žepa potegnil napravo z imenom Iridium in se pohvalil, da lahko telefonira tudi tam, kjer drugi ne morejo.

Običajno je šlo za pregrešno drago možnost, prepustnost take povezave pa je bila – gledano na sodobne potrebe posameznika s Facebook računom – precej pičla, prav tako so bile velike zamude. Dosedanji komunikacijski sateliti so bili namreč umeščeni v t. i. geostacionarno orbito, 36.000 km nad površje Zemlje, kamor signal, pa čeprav s svetlobno hitrostjo, potuje približno pol sekunde. Skupaj z zamudami, ki jih povzroči še prenos po Zemlji, pa vse skupaj znese kako sekundo.

Toda visoki stroški so bili tisti, ki so najbolj odbijali uporabnike. Prav ti so leta 1999 pokopali Iridium (ki je potem še nekajkrat vstal iz pepela), v poznejših nekaj letih pa tudi vso konkurenco, kot sta bila denimo Globalstar in Teledesic. Z razvojem manjših satelitov in povezav pa je z leti tudi ta način omreženja postal bolj obetaven.

Najbolj vroč je ta trenutek internetni projekt Starlink, ki so ga zagnali pri podjetju SpaceX Elona Muska. Pionir digitalne dobe ima zahvaljujoč svoji prodornosti veliko oboževalcev, a tudi veliko tistih, ki menijo, da bi vse skupaj zmogel tudi z nekoliko manj pompa.

Kakorkoli, SpaceX trenutno vsaka dva tedna pod nebo pošlje svojo raketo Falcon 9, na kateri je natovorjenih 60 satelitov, avgusta letos pa so podrli rekord vseh časov, ko so v enem mesecu izstrelili kar 180 satelitov. Trenutno jih je tam zgoraj že nekaj več kot 700, z njimi pa zlagoma gradijo omrežje oz. konstelacijo, namenjeno posredovanju podatkovnih povezav kjerkoli na našem planetu. Ti sateliti so utirjeni v t. i. nizkozemeljsko orbito, na višine med približno 200 in 2000 kilometri nad zemeljskim površjem.

Prav nedavno so začeli testirati sistem in prve novice so nadvse spodbudne. Povezave imajo majhno zakasnitev, hitrosti pa dosegajo tudi do 100 Mb/s, kar pomeni, da se je s tako povezavo vsaj teoretično moč udeleževati večigralskih iger in si pretakati videe visoke ločljivosti.

Bo pa za sprejem Starlinkovega podatkovnega signala potreben poseben sprejemnik, satelitski krožnik s premerom dobrega pol metra, ki ga lahko postavimo kamorkoli, pomembno je le, da ima v svojem vidnem polju nebo. Koliko bo tak sprejemnik oz. terminal stal, za zdaj še ni znano. Neuradne ocene pravijo, da okoli 1000 evrov, inženirji pa upajo, da bodo že kmalu na voljo za zgolj petino te cene.

Muskovi sateliti imajo še eno posebnost, med sabo so povezani s posebno optično povezavo, poljudno imenovano vesoljski laser, s katero si sateliti med sabo podatke predajajo precej hitreje, kot če bi ti potovali na Zemljo in nazaj. Kot so se nedavno pohvalili pri SpaceX, utegne prav ta njihov način že v kratkem postati najhitrejša opcija za prenos podatkov na drugi konec našega planeta.
 

Problemi

Da bi Starlink lahko začel vsaj približno delovati, je treba utiriti še vsaj kakih 300 satelitov, za polno delovanje pa jih načrtujejo kar 12 tisoč. Če se vam številka zdi visoka, naj povemo, da je Muskovo podjetje lani zaprosilo za dovoljenje, s katerim bi skupno število satelitov v naslednjih letih naraslo na dih jemajočih 42.000. Za ponazoritev, trenutno je v zemeljsko orbito utirjenih okoli 2700 delujočih satelitov, še več kot dvakrat toliko pa je tistih, ki so iz tega ali onega razloga prenehali delovati. Zato taka količina satelitov povzroča skrbi. 

Vesolje se zdi neskončno, toda prostor, ki je na voljo za kolikor toliko varno kroženje okoli našega planeta, še zdaleč ni tak. Zato ne moremo povsem izključiti, da dve taki napravi ne bi trčili med sabo, kar se je že primerilo. Nazadnje leta 2009, ko je nedelujoči ruski satelit Kozmos 2251 nad Sibirijo treščil v tedaj še aktivnega bratca družbe Iridium. V takih primerih težave postanejo eksponentne, saj se zaletena vesoljska objekta spremenita v polje vesoljskih odpadkov, ki ogroža vse, kar trenutno kroži okoli Zemlje in služi človeštvu. 

Druga težava tare astronome. Toliko satelitov namreč povzroča precejšnje svetlobno onesnaženje na nočnem nebu, s čimer je oteženo opazovanje vesolja, zaradi česar je Mednarodna zveza astronomov že izrazila resno zaskrbljenost. SpaceX se je težave lotil tako, da zadnje mesece izstreljuje satelite, prevlečene s posebno barvo, ki svetlobo vpija, namesto da bi jo odbijala. A rešitev je bolj zasilna. Taka barva namreč absorbira tudi sončno toploto, zato se satelit čezmerno segreva, kar pomeni, da potrebuje več hlajenja. Slednje povzroči potrebo po večji površini solarnih celic, te pa spet povzročajo odboj svetlobe in … vsem znani začaran krog. 
 

Prihodnost?

Zaskrbljenost še zdaleč ni odveč, saj se podjetju SpaceX pri globalni internetni revoluciji pridružujejo še drugi. Med prvimi je bil Facebook, ki je vse to najprej poskušal izpeljati s floto samoletečih letal, nato pa je oblasti vendarle zaprosil za dovoljenje za izstrelitev še neznanega števila satelitov.

Amazon je lani napovedal svojo lastno konstelacijo 3236 satelitov. Naslednji tekmec je podjetje OneWeb, kjer so najprej načrtovali utirjenje nekaj več kot 2000 satelitov, številko pa pozneje zmanjšali na 650, a je podjetje letos spomladi, po samo 68 izstreljenih satelitih, končalo v stečaju. Zgodbe še ni docela konec, saj je ostanke družbe s partnerji prevzela britanska vlada, ki bo podjetje dokapitalizirala in projekt poskušala dokončati. Končno je tu še kanadsko podjetje Telesat LEO, ki svoje načrte kuje s približno 300 sateliti. 

Gneča na nebu je torej zagotovljena.
 

Članek je bil objavljen v reviji Gea

Gea spodbuja dejaven življenjski slog in vseživljenjsko radovednost ter navdušuje z aktualnimi raznolikimi temami o dogajanju okrog nas.

Več o reviji Gea >