Google 的 Loon 計畫 -- 以高空氣球提供全世界網路連線服務

Google 的 Loon 計畫打算在地面上方 20 公里處建置環繞地球的高空氣球,並藉以將連網功能傳送到全世界。

Google 的 Loon 計畫

Google 最近推出了新的登月計畫(moonshot)─ Project Loon,準備透過氣球來提供具成本效益、低價,且可靠的的上網服務。根據 Loon 計畫的規畫,他們打算在地面上方 20 公里處建置環繞地球的高空氣球,並藉以將連網功能傳送到全世界。

這些氣球的直徑約有 15 公尺,從地面必須利用望遠鏡才看得到,它們飛躍高山、飛機航線與雲雨區,位於平流層的地方,藉由在平流層上不同方向的風力來運送或是聚集氣球,這些氣球能夠與在地面上所建置的特殊網路天線進行通訊,鄰近的氣球間也能互相傳遞訊息,然後把訊息傳送到各地網路供應商所設立的基地台,打造一個天空上的網路環境。

Google 為 Loon 計畫設計了用來接收訊息的專用廣播與天線,過濾其他的雜訊,以確保長程傳輸的高頻寬,這些氣球完全利用太陽能來供電,並透過 Loon Mission Control 控制。

Loon 計畫負責人 Mike Cassidy 表示,這些氣球將帶來類似 3G 網路甚至更快的連網速度,最終希望它們能成為連結農村或偏遠地區的選項之一,且在天然災害過後用來協助通訊。

由於要將氣球固定在一個地方並不容易,因此 Google 決定讓氣球順著風向移動,但可控制氣球的軌道以選擇乘風而行的方向。

上周,Google 在紐西蘭讓 30 顆氣球升空,並有 50 名測試者嘗試連結氣球,這是 Loon 計畫迄今最大規模的測試活動,該專案亦尚處於非常早期的階段,Google 打算尋覓合作夥伴,亦將隨著各種測試的進行來改善技術與氣球的設計。

下面這些是這些製作這些氣球的過程照片。

Google 的 Loon 計畫


這些氣球上裝載了許多設備,包含航空電子軟體(avionics software)、飛行感測器(flight sensors)與電源系統(power system)。

航空電子軟體用於統籌任務控制與安全性的檢查,而飛行感測器則用於測量氣球的狀態與周遭環境,包含 GPS 位置、大氣壓力與溫度。電力系統則負責太陽能充電、電力的消耗與電池的安全性。

Google 的 Loon 計畫


因為在平流層中沒有雲層的遮蔽,陽光非常充足,對於太陽能板而言是非常好的,而這個太陽能板經過陽光照射 4 小時所產生的的電力,儲存在蓄電池中之後,就足以讓整個氣球運行 24 小時。

Google 的 Loon 計畫 太陽能板


這個橘色的氣球夾子是在製作氣球時,用來固定氣球避免它飛走用的,在最後要升空時,就會把它拿掉。

Google 的 Loon 計畫


Loon 計劃的成員 Bill Rogers 正在把氦氣灌入氣球中,而 Paul Acosta 在一旁監控這個過程,每個氣球需要 12 tanks 的氦氣,氦氣的多寡會決定氣球上升的速度有多快。

Google 的 Loon 計畫


這是正在安裝高度控制系統(altitude control system)的情況。

Google 的 Loon 計畫

Google 的 Loon 計畫

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氣球在升空時,至少需要六個人合作,包含發射指揮官領導整個升空過程並統籌任務控制系統,幾個人負責地面上的電子元件檢查、另外幾個人負責氣球的升空與檢查。

Google 的 Loon 計畫


Loon 計畫的氣球將通過平流層,而這個氣球會依據那裡的狀況,自動調整設定,讓氣球可以剛好浮在平流層之中。

Google 的 Loon 計畫


氣球升空之後,在我們的家中就可以透過一個特別設計的網路天線,接收來自於氣球上的網路訊號,這樣就可以使用 Loon 計畫所提供的網路服務。

因為這個天線是 Loon 計畫中自己設計的,所以它的外觀特別設計成氣球的形狀。

Google 的 Loon 計畫


以下是 Loon 計畫在澳洲紐西蘭基督城附近的升空過程。

Google 的 Loon 計畫


Loon 計劃選擇在清晨日出時升空,那裡風景真的好漂亮。

Google 的 Loon 計畫


這是在日出前的升空準備。

Google 的 Loon 計畫

Google 的 Loon 計畫

Google 的 Loon 計畫

Google 的 Loon 計畫


這是氣球即將升空前的樣子,在氣球升空時不會完全充飽,因為它隨後必須要上升到距離地面 20 公里的高空中,那裡的氣壓與平地是不同的。

Google 的 Loon 計畫

Google 的 Loon 計畫

Google 的 Loon 計畫


在氣球飄浮的期間,Loon 計劃團隊會持續跟它保持聯繫,在必要時也會與當地的航空管理機關聯絡。

Google 的 Loon 計畫


氣球上的網路訊號是使用 2.4 GHz 的頻譜,可以覆蓋下方直徑 40 公里的圓形區域,網路訊號從地面上的發送端傳送到氣球上,然後再透過氣球轉送到遠方地面上有安裝 Loon 計劃天線的接收端。

Google 的 Loon 計畫

Google 的 Loon 計畫


參考資料:iThomeGoogle Project Loon
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