محطات HAPS التي تعمل بالطاقة الشمسية: الآفاق الجديدة للاتصال في طبقة الستراتوسفير

مع اشتداد السباق نحو الاتصال العالمي، تستعد مركبة ضخمة تعمل بالطاقة الشمسية لسد الفجوة بين الأبراج الأرضية والأقمار الصناعية المدارية. تمثل هذه المهمة الطموحة قفزة نوعية في مجال محطات المنصات عالية الارتفاع (HAPS)، مما يعد بإعادة تعريف كيفية تقديم البيانات عالية السرعة إلى أكثر زوايا الأرض نأياً.

مهمة Sceye إلى طبقة الستراتوسفير

في عرض توضيحي تاريخي مقرر في شهر أغسطس هذا، ستطلق شركة Sceye الناشئة، ومقرها نيومكسيكو، مركبة فضية بيضاوية الشكل يبلغ طولها 200 قدم، مصممة لعبور المحيط الهادئ. سيسلك مسار الرحلة المركبة من جنوب غرب الولايات المتحدة إلى ساحل اليابان، حيث ستتمركز "في وضع الانتظار" على ارتفاع حوالي 18 كيلومتراً فوق سطح المحيط.

تعمل هذه المركبة ضمن طبقة الستراتوسفير، وقد صُممت لتعزيز شبكة 5G الحالية لشركة Softbank. وبخلاف الأقمار الصناعية التقليدية التي تدور على بعد آلاف الكيلومترات، ستستخدم منصات HAPS التابعة لشركة Sceye هوائيات مصممة خصيصاً لبث البيانات مباشرة إلى الأجهزة المحمولة. وتعد هذه القرب الميزة التقنية الأساسية؛ حيث إن القرب من الأرض يقلل بشكل كبير من الطاقة المطلوبة لإرسال الإشارات مقارنة بالأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض (LEO).

التحدي الهندسي: الطاقة الشمسية والحفاظ على الموقع

يتطلب بناء منصة HAPS توازناً دقيقاً بين المواد خفيفة الوزن وأنظمة الطاقة عالية الأداء. وتغلف مركبة Sceye طبقة من نسيج عاكس وخفيف الوزن، وتعمل بواسطة ألواح شمسية مدمجة. ويجب أن تكون هذه الطاقة كافية ليس فقط لتشغيل حمولة الاتصالات، بل وأيضاً لتشغيل نظام مروحة كهربائي.

ويعد نظام المروحة هذا حيوياً لعملية "الحفاظ على الموقع" (station-keeping) — وهي القدرة على إعادة توجيه المركبة إلى موقعها عندما تحاول الرياح في الارتفاعات العالية حرفها عن مسارها. وقد أثبتت Sceye بالفعل هذه القدرة خلال رحلة تجريبية في عام 2024، حيث ظلت المركبة محلقة لمدة 12 يوماً، وطارت إلى ساحل البرازيل وحافظت على وضعية "الانتظار" لأكثر من 88 ساعة.

لماذا تهم منصات HAPS مشهد الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء العالمي

يمثل ظهور منصات HAPS، بقيادة لاعبين مثل Sceye وشركة Aalto التابعة لشركة Airbus، طبقة وسيطة في التسلسل الهرمي للاتصالات. فبينما توفر الأقمار الصناعية تغطية عالمية وتوفر الأبراج الأرضية سعة حضرية عالية الكثافة، تسد منصات HAPS "فجوة الاتصال" في مناطق الكوارث، والمسارات البحرية، والمناطق الريفية التي تفتقر إلى الخدمات الكافية.

وبالنسبة للنظام التقني الأوسع، يعد هذا التطور حيوياً لتوسيع نطاق إنترنت الأشياء (IoT) وحوسبة الحافة (edge computing). إن زمن الاستجابة المنخفض وتكاليف الإرسال المخفضة التي توفرها المنصات الستراتوسفيرية تجعل من الممكن ربط المستشعرات عن بُعد والأنظمة ذاتية القيادة التي تفتقر حالياً إلى وصول موثوق وعالي النطاق الترددي. وكما يشير Mikkel Vestergaard Frandsen، الرئيس التنفيذي لشركة Sceye، فإن هذه المنصات قد تصبح في النهاية جزءاً أساسياً في البنية التحتية للخدمات اللوجستية والاتصالات العالمية.

النقاط الرئيسية

  • الميزة الستراتوسفيرية: تعمل منصات HAPS على ارتفاع 18 كم فوق الأرض، مما يوفر تغطية واسعة مثل الأقمار الصناعية مع زمن استجابة أقل وكفاءة طاقة أعلى مثل الأبراج الأرضية.
  • موثوقية مثبتة: نجحت Sceye في إثبات قدرتها على الطيران لفترات طويلة، بما في ذلك مهمة استمرت 12 يوماً أثبتت فعالية عملية الحفاظ على الموقع باستخدام الطاقة الشمسية.
  • تكامل شبكات 5G: يهدف الاختبار القادم في اليابان إلى إثبات أن المنصات المحمولة جواً يمكنها تعزيز شبكات 5G الحالية بسلاسة من خلال بث البيانات مباشرة إلى أجهزة المستهلكين.