Jo Adetunji

ثلث سكان العالم، أي حوالي 3 مليارات شخص، لا يمتلكون الوصول إلى الإنترنت أو لديهم اتصالات ضعيفة بسبب قيود البنية التحتية، والفوارق الاقتصادية، والعزلة الجغرافية.

تترك الأقمار الصناعية الحالية والشبكات الأرضية فجوات في الاتصالات، حيث إن إعداد معدات الاتصالات التقليدية على الأرض سيكون مكلفًا جدًا بسبب الجغرافيا.

محطات المنصات عالية الارتفاع، وهي معدات اتصالات موضوعة في الهواء على بالونات بدون طيار، أو مناطيد، أو طائرات شراعية، أو طائرات، يمكن أن تعزز المساواة الاجتماعية والاقتصادية من خلال سد فجوات الاتصال بالإنترنت في تغطية الأرض والأقمار الصناعية. وتوفر هذه المحطات تغطية إنترنت أفضل للمناطق النائية مقارنة بالأقمار الصناعية والشبكات الأرضية. وهذا قد يسمح لعدد أكبر من الناس بالمشاركة بالكامل في العصر الرقمي.

محمد سليم العوني، هو مهندس كهربائي ساهم في تجربة أظهرت أنه من الممكن توفير معدلات بيانات عالية وتغطية شاملة لشبكة 5G من الستراتوسفير. الستراتوسفير هي الطبقة الثانية الأدنى من الغلاف الجوي، وتراوح من 4 إلى 30 ميلًا فوق سطح الأرض. وعادةً ما تحلق الطائرات التجارية في الجزء السفلي من الستراتوسفير. قامت التجربة بقياس الإشارات بين محطات المنصات والمستخدمين على الأرض في ثلاثة سيناريوهات: شخص يبقى في مكان واحد، وشخص يقود سيارة، وشخص يدير قاربًا.

قام زملائي بقياس قوة الإشارة مقارنة بمستويات التداخل وضجيج الخلفية، وهو أحد مقاييس موثوقية الشبكة. أظهرت النتائج أن محطات المنصات يمكنها دعم تطبيقات ذات معدلات بيانات عالية، مثل بث مقاطع الفيديو بدقة 4K، وتغطي مساحة تراوح بين 15 و20 ضعف مساحة الأبراج الأرضية التقليدية.

كانت المحاولات الأولى من فيسبوك وجوجل لنشر محطات المنصات تجاريًا غير ناجحة. ومع ذلك، فإن الاستثمارات الأخيرة، والتحسينات التكنولوجية، واهتمام شركات الطيران التقليدية والشركات الناشئة المتخصصة في الفضاء، قد تؤدي إلى تغيير المعادلة.

الهدف هو الاتصال العالمي، وهو سبب جعل فكرة محطات المنصات تحظى بالاعتراف في تقرير المنتدى الاقتصادي العالمي لعام 2024 حول أفضل 10 تقنيات ناشئة. كما أن المبادرة الصناعية الدولية “تحالف HAPS”، التي تشمل شركاء أكاديميين، تدفع أيضًا نحو هذا الهدف.

سريعة وفعالة من حيث التكلفة.. ومرنة

ستكون محطات المنصات أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة ومرونة من الأنظمة القائمة على الأقمار الصناعية.

لأنها تحتفظ بمعدات الاتصالات بالقرب من الأرض أكثر من الأقمار الصناعية، يمكن أن تقدم المحطات إشارات أقوى وأعلى سعة. وهذا سيمكن من الاتصالات الفورية بسرعة كافية للتواصل مع الهواتف الذكية القياسية، وقدرات عالية الدقة للمهام التصويرية، وحساسية أكبر لتطبيقات الاستشعار. وتقوم بنقل البيانات عبر بصريات الفضاء الحرة، أو أشعة الضوء، وأنظمة هوائيات كبيرة النطاق، التي يمكن أن ترسل كميات كبيرة من البيانات بسرعة.

يمكن أن تكون الأقمار الصناعية عرضة للتنصت أو التشويش عندما تمر مداراتها فوق دول معادية. لكن محطات المنصات تبقى ضمن المجال الجوي لدولة واحدة، مما يقلل من هذه المخاطر.

محطات المنصات عالية الارتفاع أسهل أيضًا في التنفيذ من الأقمار الصناعية، التي تتطلب تكاليف عالية للإطلاق والصيانة. ومن المحتمل أن تكون المتطلبات التنظيمية وإجراءات الامتثال اللازمة لتأمين مواقع في الستراتوسفير أبسط من القوانين الدولية المعقدة التي تحكم مدارات الأقمار الصناعية. كما أن محطات المنصات أسهل في الترقية، مما يسمح بتنفيذ التحسينات بشكل أسرع.

محطات المنصات أيضًا قد تكون أقل تلوثًا من كويكبات الأقمار الصناعية الضخمة، حيث تحترق الأقمار الصناعية عند دخولها الغلاف الجوي ويمكن أن تطلق معادن ضارة إلى الغلاف الجوي، بينما يمكن تزويد محطات المنصات بمصادر طاقة نظيفة مثل الطاقة الشمسية والهيدروجين الأخضر.

التحديات الرئيسية أمام محطات المنصات العملية هي زيادة مدة بقائها في الهواء لعدة أشهر، وتعزيز الطاقة الخضراء على متن المركبات، وتحسين الموثوقية، خاصة أثناء الإقلاع والهبوط الآلي عبر الطبقات المضطربة من الغلاف الجوي.

ما وراء الأقمار الصناعية

يمكن أن تؤدي محطات المنصات دورًا حاسمًا في حالات الطوارئ والإنسانية من خلال دعم جهود الإغاثة عندما تكون الشبكات الأرضية تالفة أو غير فعالة.

كما يمكن أن تربط المحطات أجهزة إنترنت الأشياء “IoT” وأجهزة الاستشعار في المناطق النائية لمراقبة البيئة بشكل أفضل وإدارة الموارد.

في الزراعة، يمكن أن تستخدم المحطات تقنيات التصوير والاستشعار لمساعدة المزارعين في مراقبة صحة المحاصيل، وظروف التربة، وموارد المياه.

وقد تدعم قدرتها على التصوير عالي الدقة أيضًا أنشطة الملاحة ورسم الخرائط، التي تعتبر حاسمة للتخطيط الحضري والاستجابة للكوارث.

كما يمكن أن تؤدي المحطات وظيفتين من خلال حمل أدوات لمراقبة الغلاف الجوي، ودراسات المناخ، والاستشعار عن بُعد لميزات سطح الأرض، والنباتات، والمحيطات.

من البالونات إلى الطائرات

يمكن أن تستند محطات المنصات إلى أنواع مختلفة من الطائرات.

تقدم البالونات عملية مستقرة وطويلة الأمد على ارتفاعات عالية، ويمكن أن تكون مربوطة أو عائمة بحرية. أما المناطيد، المعروفة أيضًا باسم “dirigibles” أو “blimps”، فتستخدم غازات أخف من الهواء وهي أكبر وأكثر قدرة على المناورة من البالونات. وهي مناسبة بشكل خاص للمراقبة والاتصالات والبحث.

يمكن التحكم في الطائرات الشراعية والطائرات المجهزة بمحركات بدقة أكبر من البالونات، التي تكون حساسة لتغيرات سرعة الرياح. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للطائرات المجهزة بمحركات، بما في ذلك الطائرات بدون طيار والطائرات ذات الأجنحة الثابتة، تزويد معدات الاتصالات وأجهزة الاستشعار والكاميرات بالطاقة.

الطاقة من الجيل التالي

يمكن أن تستفيد محطات المنصات من مصادر طاقة متنوعة، تشمل خلايا شمسية أخف وزنًا وأكثر كفاءة، وبطاريات عالية الكثافة للطاقة، ومحركات احتراق داخلي تعمل بالهيدروجين الأخضر، وخلايا وقود الهيدروجين الأخضر، التي لا تزال في مرحلة الاختبار. وفي النهاية، الطاقة عبر أشعة الليزر من محطات شمسية على الأرض أو في الفضاء.

تطور تصاميم الطائرات خفيفة الوزن مصحوبًا بالتقدم في المحركات والمراوح عالية الكفاءة، يمكن أن يمكّن الطائرات من الطيران لفترات أطول وحمل حمولات أثقل. هذه الطائرات المتطورة خفيفة الوزن قد تؤدي إلى إنشاء محطات منصات قادرة على المناورة في الستراتوسفير لفترات طويلة.

وفي الوقت نفسه، تسهل التحسينات في نماذج الطقس الستراتوسفيرية ونماذج الغلاف الجوي، توقّع ومحاكاة الظروف التي ستعمل فيها محطات المنصات.

سد الفجوة الرقمية العالمية

يمكن أن يكون النشر التجاري لمحطات المنصات، على الأقل في حالات الكوارث أو الطوارئ، جاهزًا بحلول نهاية العقد. على سبيل المثال، خصص اتحاد في اليابان، وهي دولة تحتوي على مجتمعات جبلية ونائية وجزر، 100 مليون دولار لمحطات منصات عالية الارتفاع تعمل بالطاقة الشمسية.

يمكن أن تسد محطات المنصات الفجوة الرقمية من خلال زيادة الوصول إلى الخدمات الحيوية مثل التعليم والرعاية الصحية، وتوفير فرص اقتصادية جديدة، وتحسين استجابة الطوارئ ومراقبة البيئة. مع استمرار التقدم في التكنولوجيا في دفع تطورها، من المقرر أن تؤدي محطات المنصات دورًا حاسمًا في مستقبل رقمي أكثر شمولية ومرونة.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات
المصدر: World Economic Forum