最近ではほとんどの人がインターネットを利用しているというのが一般通念ですが、これは文明の片隅でのみ当てはまります。 2015 年末の時点で、まだ約 40 億人がインターネットにアクセスできません。その多くは、インターネットのインフラがまだ整備されていない地域や、通信範囲が不十分または法外に高額な地域に住んでいます。
多くのハイテクへの取り組みで有名な Google は、高速インターネット接続を大衆に提供するための複数のプロジェクトを進行中です。彼らの Google Fiber プロジェクトは、光ファイバーを使用してギガビット サービス (私たちが慣れ親しんでいる接続速度よりもはるかに速い) を提供することを目的としており、そのプログラムの試験運用が米国のいくつかの地域で行われています。しかし同社には、基本的な高速インターネットを、それが普及していない地域に提供することを目的とした別のプロジェクトがある。そしてこのプロジェクトでは、私たちがローテクだと思っているもの、つまり風船を使用しています。
このプロジェクトは、気球を使用することと、その響きが奇抜に聞こえるため、適切に「Project Loon」と名付けられました。 Googleの計画は、雲の上の成層圏に浮かぶ機器を積んだ気球を介して無線ネットワークを構築することだ。気球は相互に通信したり、地上のネットワーク機器やモバイル デバイスと通信したりして、地上の人々を接続します。
Project Loon は、自動運転車、Google Glass、コンピューティング コンポーネントを備えたコンタクト レンズなど、クレイジーなサウンドのプロジェクトで知られる Google X labs から生まれました。しかし、プロジェクト ルーンは奇妙に聞こえるかもしれませんが、このプログラムの有望なテストは成功しています。
Google アビ風船
プロジェクト ルーンの気球は、高高度の極限状態ではうまく機能しない典型的なパーティー用気球とは異なります。パーティーバルーンには多くの装備を運ぶことができません。 Google Loon チームは、気圧差、強風、紫外線、高地では氷点下になることも多い極端な気温などの厳しい大気条件に耐えるように設計された、気象気球に近いものを開発しました。つまり、これまでに開発された気球よりもはるかに長く空中に留まることができるということだ。さまざまな気球モデルには、ファルコン、アイビス、グラックル、そして最近ではナイトホークなど、鳥にちなんで愛称が付けられています。
風船はサンドイッチ袋ほどの厚さのポリエチレンプラスチックでできています。膨張した各バルーン (バルーンの「エンベロープ」と呼ばれる部分) は、幅約 50 フィート x 高さ 40 フィート (幅 15 メートル x 高さ 12 メートル) で、表面積は約 5,381 フィート (500 平方メートル) です。そのサイズのため、カリフォルニアのモフェット連邦飛行場にあるグーグルのレンタルスペースなど、巨大な格納庫で作業する必要がある。
風船には 2 つの部屋 (風船の中の風船のようなもの) があり、内側には空気が満たされ、外側にはヘリウムが満たされています。風船の底に取り付けられたバルブとファンを使用して、空気を送り込んだり送り出したりできます。内側の風船に空気を加えると質量が増えて風船は下がり、空気を抜くと上がる。
プロジェクトの初期の気球の多くは割れたり、長く空中に留まらなかったりしました。チームは問題を分析し、改善を図るために多大な努力を払ってきました。 Googleは、気球飛行、航空宇宙、繊維、その他の分野の専門家に協力して失敗の理由を調査し、落下した気球（時には手の届きにくい場所に落ちた）を回収するために元軍人を雇った。
テストの一部は、気球が大気圏で直面する可能性のある極限状態で実施されています。気球の製造拠点の一つであるサウスダコタ州では、ある時点で気温が偶然にも氷点下まで下がった。最近の試験はフロリダ州エグリン空軍基地のマッキンリー気候研究所で行われ、制御された実験室環境で気球を強風や氷点下のような極端な気象条件にさらすことができた。
故障の多くは、検出が困難な小さな漏れが原因であることが判明しました。ピンサイズの最も小さな穴でも、気球の滞空時間は大幅に短縮されます。この発見により、縫い目が強化され、チームメンバーは非常に柔らかい毛羽立った靴下のみを履いて風船の上を歩くなど、より慎重な風船取り扱いプロトコルが実施されました。
Google の取り組みは、自社プロジェクトの実行可能性を向上させるだけでなく、プロジェクト自体の拡大にも画期的な進歩をもたらしました。設計の改良により、気球は約 100 日間浮かんでいるようになりました。 187日間記録を維持し、地球を9周した人もいます。これは前代未聞の飛行時間であり、一部の専門家は不可能だと考えています。
Loon チームは、プロジェクトの開始以来、展開プロセスも大幅に改善しました。以前は乗組員が気球を防水シートの上に広げ、打ち上げ前に包装を解いて部分的に膨らませる必要があり、風速が時速 6 マイル (9.7 キロメートル) 以下の場合にのみ打ち上げることができました。しかし Google は、風船を伸ばして充填するための自動クレーンを備えた高さ 50 フィート (15.2 メートル) のポータブル格納庫、オートランチャー (社内ではバード ハウスと呼ばれています) を開発しました。現在では時速 15 マイル (24 キロメートル) の風でも打ち上げることができ、以前は 14 人で 45 分かかっていた作業が 4 人で 15 分で完了します。これらの改善により、ネットワークを形成するのに十分な量の気球を浮かせておくことがより実現可能になります。
グーグルルーン電子機器
もちろん、Google だけが風船を飛ばしているわけではありません。各気球には電子機器が入った金属製のボックスがあり、電源用のソーラーパネルが取り付けられたコードを介して底から吊り下げられています。
各ソーラー パネルは、プラスチック ラミネートに包まれた単結晶太陽電池のアレイであり、幅約 5 フィート x 5 フィート (1.5 メートル x 1.5 メートル) のアルミニウム フレームに保持されています。このような 2 つのパネルは、風船が回転するときに太陽光を最大限に捉えるために、鋭角で互いに外側に向けて取り付けられています。昼間の数時間で約 100 ワットの電力を生成します。電力はバッテリーに蓄えられるため、暗闇でも装置は動作し続けます。
電子ペイロードには、すべてを制御するコンピューティング機器、太陽から集めた電力を蓄える充電式リチウムイオン電池、気球の位置を追跡する GPS ユニット、Google が大気の状態を監視できるようにする数十個のセンサー、他の気球と無線通信するための無線機器が含まれます。地上ベースのネットワークを使用します。無線機器には、広範囲をカバーする eNodeB LTE 基地局、高速指向性リンク、バックアップ無線が含まれます。
Google によると、各気球によって提供される接続は地上の直径約 25 マイル (40 キロメートル) のエリアをカバーし、数百人が同時に気球に接続できる可能性があるとのことです。 Loon チームはまた、プロジェクトの開始以来、データ レートを 10 倍に増加させました。
仕事中の Google Loon
地球の大気の最初の層は対流圏であり、私たちが住んでおり、ほとんどの天候が発生する場所です。気球は成層圏と呼ばれる次の層に浮かびます。成層圏の下端は、地表から上空 4 ～ 12 マイル (6 ～ 20 キロメートル) の間で始まり (極が最も低く、赤道が最も高い)、成層圏の上端は上空約 31 マイル (50 キロメートル) で終わります。地球。 Loon 気球は上空 11 ～ 17 マイル (18 ～ 27 キロメートル) の間で浮かび、民間航空ルートの約 2 倍の高さになります。
成層圏では、水蒸気はほとんどなく、雲もほとんどなく、天気も言うことはありません。また、底部に向かうほど寒く、上部に向かうほど高温になるため、ガスの上昇が妨げられ、さまざまな高度に比較的安定した層が存在する状況が生じます。これらの層では、風は予測可能な方法でさまざまな方向と速度で吹きます。
Google は、気球の航行に役立つ風のパターンを予測およびシミュレーションできるアルゴリズムを開発するために、過去の風関連データと米国海洋大気庁 (NOAA) からの継続的な将来予測を分析してきました。風船はヘリウムと空気の比率を調整することで操縦され、グーグルが望む方向に風が吹く成層圏レベルまで気球を上げ下げする。彼らは風に乗ってヒッチハイクをすることになるので、ある意味、太陽光発電と風力発電の両方を利用できることになります。
Googleは、気球を常に監視、追跡、操縦するための「Mission Control」と呼ばれる運用システムを開発し、気球が成層圏に上昇したり、着陸する際に気球の存在を近くの航空管制官に警告したりすることもできる。同社のナビゲーション ソフトウェアは、コマンドを 1 日に 1 回送信するものから 15 分ごとに送信するものまで、時間の経過とともに改良されてきました。 Mission Control は気球の飛行経路を毎分再計算できます。 Loon チームはまた、気球を特定の場所に向ける能力も向上させました。当初は数百メートルだったのが、今でははるかに正確な数百キロメートルに到達しました。ネットワークが壊れないように一度に数千個の気球を制御できるようにするには、ナビゲーションを可能な限り自動化する必要がありますが、必要に応じて監視し、手動で制御するためにミッションコントロールソフトウェアを使用する人々は依然として存在します。
Google は、エンベロープからガスを放出することで、気球を地上に降下させて回収することができます。風船が破裂する危険がある場合には、ガスが自動的に排出されることもあります。風船の落下速度が速すぎると、パラシュートが自動的に展開します。 Google は、コンポーネントを再利用またはリサイクルするために、可能な限り気球と機器を回収する予定です。
気球に取り付けられた LTE ネットワーキング機器は、既存の電話会社の携帯電話スペクトルで動作し、気球が携帯電話や地上の塔と直接通信できるようになり、特別な地上アンテナを設置する必要がなくなります。 Google は地元の携帯電話会社と提携し、人々が LTE 対応の携帯端末を介して接続できるようにする予定です。ネットワークに接続するには、特別な Loon SIM カードが必要です。
これまでのプロジェクト Loon
Icarus テストと呼ばれる予備テストは 2011 年 8 月に始まりました。プロジェクト リーダーの Rich DeVaul 氏と彼のチームは、Linux コンピューティング機器とWiFiルーターを積んだ 4 つのラテックス風船をカリフォルニアのサン ルイス貯水池から放ちました。彼らは、信号をテストするために、アンテナ、WiFi カード、スペクトラム アナライザーを備えた車両で彼らを追った。他にも同様のテストが続き、最終的に気球間で信号を渡し、車内でインターネット接続を確立できるようになりました。初期のテストの一部では、機器は発泡スチロール製のクーラーの中に入れられていたと伝えられている。
2012年にチーム名がダイダロス（イカロスの父）に変更された。 DeVaul は技術的なことに取り組むことを好んだためチーフ テクニカル アーキテクトになり、Mike Cassidy がプロジェクト リーダーを引き継ぎました。彼らは、気球の設計、テスト、縫製のために、航空宇宙エンジニア、ネットワークエンジニア、地図専門家、エネルギー専門家、少なくとも1人の気球技師、退役軍人、繊維専門家（裁縫師を含む）を雇った。 2012 年、彼らは NASA 向けの気球などを製造する Raven Aerostar 社と協力し、気球の完成度を高めました。
機器の回収の可能性を高めるため、実験機器には「無害な科学実験」という文字と、報酬を求める数字が刻印されていた（ただし、その時点ではまだ極秘プロジェクトだったため、Googleについては言及されていない）。 2012年10月、試験用気球の1つがケンタッキー州でUFO目撃報告を引き起こし、最終的にはカナダに漂流し、そこで紛失した。
最初の公式パイロットテストは 2013 年 6 月に行われ、30 個の気球がニュージーランドのクライストチャーチ地域から放出されました。彼らは約 15.5 マイル (25 キロメートル) 上空に進み、それぞれ約 22 ポンドの機器を積んでおり、特別にあらかじめ設置された地上の球状アンテナと無線通信を行いました。テスト参加者は全部で約 50 名で、その中にはバルーン ネットワーク経由でインターネットに接続した最初の人物の 1 人であるニモ一家とマッケンジー一家も含まれていました。テスターは 3G 速度で接続していました。
さらなる検査は、特にカリフォルニアのセントラルバレー、オーストラリア、チリ、ブラジルなどで実施された。 2014 年 6 月、ブラジルの学校、Linoca Gayoso Castelo Branco は、Project Loon の LTE 無線搭載気球と学校の屋上の地上アンテナを併用して、史上初めてインターネットに接続することができました。
2015 年 7 月、Google がスリランカと提携し、25,000 平方マイル (64,750 平方キロメートル) の国土と約 2,200 万人 (そのほとんどは現在オンラインではありません) にインターネット アクセスを提供することを発表しました。 Loon 気球プロジェクト、おそらく 2016 年初頭までに。
2015 年 9 月、ルーン気球の 1 機がカリフォルニア州ロサンゼルス郊外の住宅の庭にあるヤシの木に衝突しました。着陸予定の場所からそれほど遠くありませんでした。軽い事件では誰も怪我をしなかった。
Google Loon の潜在的な利点
インターネット サービスが標準以下であるか存在しない場所、または多くの人が利用可能なサービスを購入する余裕がない場所はたくさんあります。 Project Loon が開始された 2011 年、国際電気通信連合の報告によると、インターネット上には 22 億人の人々が存在していました。 2015 年には、その数は約 32 億人に増加しました。大幅な増加にもかかわらず、依然として約 40 億人がインターネットにアクセスできないままになっています。
アクセスできる人でも、高品質で中断のない高速ブロードバンドを利用できない人もいます。空からの接続により、山岳地帯など通常は問題が発生する地域や、インターネットのインフラが十分に届いていない場所でもサービスを提供できます。気球のネットワークは、電線を敷設して携帯電話の塔やその他の高価な設備を設置したり、非常に高価な通信衛星を使用したりするよりも、発展途上国を含む遠隔地に飛ばす方がはるかに簡単で安価であるはずです。 Google 気球のネットワークは、緊急時にも使用できます。たとえば、自然災害で地上設備が損傷した後、インターネット サービスを迅速に復旧することができます。
携帯電話会社は、Google Loon ネットワークへのアクセスのレンタルに関心を示しています。これにより、新たな顧客を獲得し、すでにカバーしている領域でより良いサービスをより高速に提供できるようになります。無料ではありませんが、コスト削減の一部が低価格の形で顧客に還元される可能性があると期待されています。 GoogleはすでにニュージーランドのVodafone、オーストラリアのTelstra、ブラジルのVivoおよびTelebrasとテストのために提携している。
世界とつながることが多大な恩恵をもたらす時代において、Project Loon は社会にとって真の恩恵となる可能性があります。地球上のすべての人がオンラインになれば、オンライン広告やサービスからの収益に大きく依存している Google にとってもメリットが得られます。そして再び、同社はLoonネットワークへのアクセスに対する支払いを受け取ることになる。
2014年、Googleは、プロジェクト・ルーンや地図作成などのいくつかのプロジェクトを支援するために、タイタン・エアロスペースという別の太陽光発電高高度ドローン会社（伝えられるところによるとフェイスブック傘下から撤退した）を買収し、衛星会社スカイボックス・イメージングを買収し、宇宙飛行会社に投資した。スペースX。 SpaceXは、世界に高速インターネットを提供するために、数千の小型衛星を低軌道に打ち上げる許可を求めている。
空を経由して人々にインターネットを届けようとしている企業は Google だけではありません。 Facebook は、衛星やドローンなどのテクノロジーを使用して、世界中のより多くの人々に低コストのインターネットを提供することを目的として、Connectivity Lab を開始しました。彼らは2014年にアセンタという太陽光発電の高高度ドローン会社を買収し、NASAなどから技術専門家を雇用した。
インターネットに接続できると、人々はコミュニケーションから教育、ビジネスチャンスに至るまで、World Wide Web が提供するすべてのリソースにアクセスできるようになります。あらゆる企業が、重要な情報と、材料や製品の新しいソースを得ることができます。医療従事者がほとんどまたはまったくいない地域の人々は、仮想医療を受ける可能性があります。教師と生徒は教室の補助教材に即座にアクセスでき、学校にアクセスできない人はオンラインで教科書を読んだり、授業を受けたりすることができます。未来の若い科学者や発明家は、アイデアやリソース、さらには共同研究者をオンラインで見つけることができます。
アクセスは地域の経済を改善することができます。 Google Loon のプロジェクトリーダーである Mike Cassidy 氏によると、国のインターネット普及率が 10% 増加すると、年間 GDP が約 1.4% 増加します 。
Googleは2016年末までにProject Loonの商用サービスを提供したいと考えている。
著者メモ: Google Loon の仕組み
インターネットへのアクセスは、今日では私たちの生活を容易にするだけでなく、重要なサービスにアクセスし、一般的に社会に溶け込むために非常に重要です。私たちはますますオンラインでコミュニケーションをとり、ニュースを読んだり、天気を確認したり、請求書を支払ったり、エンターテイメントを楽しんだりするなど、日常的なことを行っています。また、私たちは（学校のカリキュラムの外と中の両方で）教育を受けて将来の可能性を高め、地元の新聞や労働局の報道範囲外で仕事を探すこともできます。インターネットにアクセスできないと不利な立場に置かれるので、これまで取り残されていた人々にその影響を広げようと考えている人たちがいるのは嬉しいことです。そして、サービスの一部が気球によって提供される可能性があるという事実は、さらに楽しそうに思えます。
