Como o Google Loon funciona

O Google, famoso por seus muitos empreendimentos de alta tecnologia, tem vários projetos em andamento para obter conectividade de Internet de alta velocidade para as massas. Seu projeto Google Fiber visa fornecer serviço Gigabit - muito mais rápido do que as velocidades de conexão a que estamos acostumados - usando fibra óptica, e tem pilotos desse programa em várias áreas dos EUA. Mas a empresa tem outro projeto que visa levar internet básica de alta velocidade para áreas que não a têm. E o projeto usa algo que consideramos de baixa tecnologia – balões!

O projeto é apropriadamente chamado de Projeto Loon, em parte porque envolve balões e em parte porque soa maluco. O plano do Google é criar redes sem fio por meio de balões carregados de equipamentos flutuando na estratosfera, bem acima das nuvens. Os balões se comunicam entre si e com equipamentos de rede terrestre e dispositivos móveis para conectar as pessoas no solo.

O Projeto Loon saiu dos laboratórios do Google X, a empresa conhecida por outros projetos malucos, como carros autônomos, Google Glass e lentes de contato com componentes de computação. Mas, por mais estranho que o Projeto Loon possa parecer, houve testes bem-sucedidos e promissores do programa.

Conteúdo

1. Balões do Google Loon
2. Equipamento eletrônico Google Loon
3. Google Loon no trabalho
4. Projeto Loon Até Agora
5. Benefícios potenciais do Google Loon

Os balões do Projeto Loon não são os típicos balões de festa, que não se sairiam bem em condições extremas em grandes altitudes. Balões de festa também não seriam capazes de carregar muito equipamento. A equipe do Google Loon desenvolveu algo mais parecido com um balão meteorológico, projetado para resistir a condições atmosféricas difíceis , como diferenças de pressão, ventos fortes, exposição a raios UV e temperaturas extremas, que geralmente estão bem abaixo de zero em altitudes mais altas. Isso significa que eles podem ficar no ar por muito mais tempo do que qualquer balão desenvolvido anteriormente. Os vários modelos de balão foram apelidados de pássaros, incluindo o Falcon, Ibis, Grackle e, mais recentemente, NightHawk.

Os balões são feitos de plástico de polietileno em torno da espessura de um saco de sanduíche. Cada balão inflado (a parte chamada de "envelope" do balão) tem aproximadamente 50 pés de largura por 40 pés de altura (15 metros de largura por 12 metros de altura), com cerca de 5.381 pés (500 metros quadrados) de área de superfície. Seu tamanho exige trabalho em hangares gigantes, como o espaço alugado do Google no Moffett Federal Airfield, na Califórnia.

Os balões têm duas câmaras (uma espécie de balão dentro de um balão), a interna cheia de ar e a externa com hélio. Válvulas e um ventilador preso ao fundo do balão podem ser usados ​​para bombear ar para dentro ou para fora. Adicionar ar ao balão interno aumenta a massa e faz com que o balão desça, e liberar ar faz com que ele suba.

Muitos dos balões anteriores do projeto estouraram ou não ficaram no ar por muito tempo. A equipe fez um grande esforço para analisar problemas e fazer melhorias. O Google recrutou especialistas em balonismo, aeroespacial, têxtil e outras disciplinas para saber por que eles estavam falhando e contratou ex-militares para recuperar balões caídos (que às vezes caíam em locais de difícil acesso).

Alguns dos testes foram realizados em condições extremas, como as que os balões podem enfrentar na atmosfera. A certa altura, as temperaturas caíram fortuitamente para temperaturas abaixo de zero em Dakota do Sul, um dos locais de fabricação de balões. Testes mais recentes foram feitos no Laboratório Climático McKinley na Base Aérea de Eglin, na Flórida, o que permitiu submeter os balões a condições climáticas extremas, como ventos fortes e temperaturas abaixo de zero, em ambiente controlado de laboratório.

Descobriu-se que muitas das falhas eram causadas por pequenos vazamentos difíceis de detectar. Mesmo o menor buraco do tamanho de um alfinete diminuiria muito o tempo de um balão no ar. Devido às descobertas, as costuras foram reforçadas e protocolos de manuseio de balões mais cuidadosos foram implementados, incluindo os membros da equipe apenas andando sobre eles com meias felpudas muito macias.

Além de melhorar a viabilidade de seu próprio projeto, os esforços do Google proporcionaram avanços na própria expansão. Devido a melhorias no design, seus balões agora flutuam por cerca de 100 dias. Um chegou a ficar acordado 187 dias, um recorde, e circulou o planeta nove vezes [fonte: Raven Aerostar ]. São tempos de voo inéditos e considerados impossíveis por alguns especialistas.

A equipe do Loon também melhorou bastante o processo de implantação desde o início do projeto. A tripulação costumava colocar os balões em lonas e desembrulhar e inflar parcialmente antes do lançamento, e eles só podiam ser lançados com ventos de 9,7 quilômetros por hora ou menos. Mas o Google desenvolveu o Autolauncher (chamado internamente de Bird House), um hangar portátil de 15,2 metros de altura com um guindaste automatizado para esticar e encher os balões. Eles agora podem ser lançados em ventos de 24 quilômetros por hora, e o trabalho que costumava levar 14 pessoas e 45 minutos agora leva 4 pessoas e 15 minutos. Essas melhorias tornam mais viável manter balões suficientes flutuando para formar uma rede [fontes: Metz , Stone ].

O Google, é claro, não está enviando balões sozinho. Cada balão tem uma caixa metálica de equipamentos eletrônicos pendurada na parte inferior por meio de um cordão com painéis solares acoplados para alimentação.

Cada painel solar é uma matriz de células solares monocristalinas envoltas em laminado plástico e mantidas em uma estrutura de alumínio medindo cerca de 5 pés por 5 pés (1,5 metros por 1,5 metros) de largura. Dois desses painéis são montados voltados para fora um do outro em ângulos agudos para capturar a luz do sol que puderem enquanto os balões giram. Eles geram cerca de 100 watts de potência em poucas horas de plena luz do dia, que são armazenados em baterias para que o equipamento continue funcionando no escuro.

A carga eletrônica inclui equipamentos de computação para controlar tudo, baterias de íon de lítio recarregáveis ​​para armazenar a energia coletada pelo sol, unidades de GPS para rastrear a localização dos balões, dezenas de sensores para que o Google possa monitorar as condições atmosféricas e equipamentos de rádio para comunicação sem fio com outros balões e com redes terrestres. O equipamento de rádio inclui uma estação base eNodeB LTE de ampla cobertura, um link direcional de alta velocidade e um rádio de backup.

Segundo o Google, a conectividade fornecida por cada balão deve cobrir uma área de aproximadamente 40 quilômetros de diâmetro no solo, com centenas de pessoas potencialmente capazes de se conectar a um balão ao mesmo tempo. A equipe do Loon também aumentou a taxa de dados em 10 vezes desde o início do projeto [fonte: Google ]. Eles esperam que a cobertura esteja no mesmo nível das velocidades de rede LTE 4G típicas. O líder do Projeto Loon, Mike Cassidy, afirmou que suas redes de balões podem cobrir até 5.000 quilômetros quadrados (1.931 milhas quadradas) no solo e fornecer serviço a 15 megabits por segundo em um telefone ou 40 megabits por segundo em um MiFi dispositivo [fonte: Verge ].

A primeira camada da atmosfera da Terra é a troposfera, onde vivemos e onde ocorre a maior parte do clima. Os balões flutuarão na próxima camada, chamada estratosfera. A extremidade inferior da estratosfera começa entre 4 e 12 milhas (6 e 20 quilômetros) acima da superfície do planeta (mais baixa nos pólos e mais alta no equador), e a estratosfera superior termina em cerca de 31 milhas (50 quilômetros) acima a Terra . Os balões Loon flutuarão entre 11 e 17 milhas (18 e 27 quilômetros), cerca de duas vezes mais alto que as rotas da aviação comercial.

Na estratosfera, há pouco vapor de água, muito poucas nuvens e nenhum clima. Também é mais frio na parte inferior e mais quente na parte superior, o que impede que os gases subam, criando uma situação em que existem camadas relativamente estáveis ​​em diferentes altitudes. Nessas camadas, o vento sopra em diferentes direções e velocidades de maneiras previsíveis.

O Google analisa dados históricos relacionados ao vento e previsões futuras em andamento da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) para desenvolver algoritmos que podem prever e simular padrões de vento para ajudar na navegação de balão. Os balões serão dirigidos ajustando a proporção de hélio para ar para aumentá-los ou abaixar até o nível estratosférico onde o vento está soprando na direção que o Google precisa que eles sigam. Eles estarão pegando carona no vento, tornando-os movidos a energia solar e eólica em certo sentido.

O Google desenvolveu um sistema de operações que eles chamam de Controle de Missão para monitorar, rastrear e orientar constantemente os balões e até alertar os controladores de tráfego aéreo próximos sobre sua presença quando estão subindo para a estratosfera ou descendo para terra. Seu software de navegação foi aprimorado ao longo do tempo, desde o envio de comandos apenas uma vez por dia até a cada 15 minutos. O Controle da Missão pode recalcular as trajetórias de voo do balão a cada minuto. A equipe do Loon também melhorou sua capacidade de direcionar os balões para locais específicos, de algumas centenas de metros inicialmente para algumas centenas de quilômetros agora muito mais precisas. A navegação precisa ser automatizada o máximo possível para permitir o controle de milhares de balões de uma vez para evitar que as redes quebrem,

O Google pode trazer os balões de volta ao solo para recuperação liberando gás do envelope. O gás também pode ser liberado automaticamente se o balão estiver em risco de estourar. Um pára-quedas será acionado automaticamente se o balão cair muito rápido. O Google planeja recuperar os balões e equipamentos sempre que possível para reutilizar ou reciclar os componentes.

O equipamento de rede LTE conectado aos balões funcionará nos espectros celulares das empresas de telefonia existentes e permitirá que os balões se comuniquem diretamente com telefones celulares e torres no solo, eliminando a necessidade de instalar antenas terrestres especiais. O Google fará parcerias com empresas de telefonia celular locais para que as pessoas possam se conectar por meio de dispositivos móveis habilitados para LTE. Serão necessários cartões SIM especiais Loon para se conectar à rede.

Os testes preliminares, chamados de testes Icarus, começaram em agosto de 2011. O líder do projeto Rich DeVaul e sua equipe lançaram quatro balões de látex carregando equipamentos de computação Linux e um roteador WiFi do San Luis Reservoir, na Califórnia. Eles os seguiram em um veículo equipado com antenas, uma placa WiFi e um analisador de espectro para testar o sinal. Outros testes semelhantes se seguiram até que finalmente conseguiram passar um sinal de um balão para outro e obter uma conexão com a Internet no carro. O equipamento foi supostamente em um refrigerador de isopor para alguns dos primeiros testes.

Em 2012, o nome da equipe foi alterado para Daedalus (pai de Ícaro). DeVaul tornou-se Arquiteto Técnico Chefe porque preferia trabalhar na parte técnica, e Mike Cassidy assumiu a liderança do projeto. Eles contrataram engenheiros aeroespaciais, engenheiros de rede, especialistas em mapeamento, especialistas em energia, pelo menos um balonista, veterinários militares e especialistas em têxteis (incluindo costureiras) para projetar, testar e costurar os balões. Em 2012, eles começaram a trabalhar com a empresa Raven Aerostar, que fabrica balões para a NASA entre outros, para ajudar a aperfeiçoar os balões.

Para aumentar as chances de recuperação do equipamento, o equipamento de teste tinha as palavras "experimento científico inofensivo" estampado com um número para pedir uma recompensa (mas nenhuma menção ao Google, já que ainda era um projeto secreto naquele momento). Em outubro de 2012, um dos balões de teste aparentemente provocou alguns relatos de avistamentos de OVNIs em Kentucky e eventualmente flutuou para o Canadá, onde foi perdido.

Os primeiros testes piloto oficiais ocorreram em junho de 2013, com trinta balões lançados da área de Christchurch, na Nova Zelândia. Eles subiram cerca de 25 quilômetros e cada um carregava cerca de 22 quilos de equipamentos que se comunicavam sem fio com antenas terrestres bulbosas especiais pré-instaladas. Ao todo foram cerca de 50 testadores, entre eles a família Nimmo e a família MacKenzie, que estiveram entre as primeiras pessoas a se conectarem à Internet por meio de uma rede de balões. Os testadores estavam se conectando a velocidades 3G.

Outros testes foram realizados no Vale Central da Califórnia, Austrália, Chile e Brasil, entre outros lugares. Em junho de 2014, Linoca Gayoso Castelo Branco, uma escola no Brasil, foi capaz de se conectar à Internet pela primeira vez usando balões equipados com rádio LTE do Projeto Loon em conjunto com uma antena terrestre no telhado da escola [fontes: Levy , Simonita ]. O próximo passo para o Google é colocar centenas de balões em um anel ao redor do planeta para testar o serviço contínuo em áreas do Hemisfério Sul. A empresa tem alguns problemas para obter permissões de sobrevoo em muitos lugares, então está testando amplamente no Hemisfério Sul, onde não há tantos obstáculos dessa natureza [fonte: Verge ].

Em julho de 2015, foi anunciado que o Google está em parceria com o país do Sri Lanka para fornecer a todo o país de 25.000 milhas quadradas (64.750 quilômetros quadrados) e cerca de 22 milhões de pessoas (a maioria das quais não está online) com acesso à Internet via Balões do Projeto Loon, possivelmente no início de 2016 [fontes: Gershgorn , Lavars , Yahoo ].

Um dos balões Loon colidiu com uma palmeira em um pátio residencial em um subúrbio de Los Angeles, Califórnia, em setembro de 2015, não muito longe do local de pouso pretendido [fonte: Collman ]. Ninguém ficou ferido no pequeno incidente.

Há muitos lugares onde o serviço de Internet é inferior ou inexistente, ou onde muitas pessoas simplesmente não podem pagar o que está disponível. Em 2011, quando o Projeto Loon começou, a União Internacional de Telecomunicações informa que havia 2,2 bilhões de pessoas na Internet. Em 2015, esse número subiu para aproximadamente 3,2 bilhões [fontes: Davidson , ITU ]. Apesar do forte aumento, isso ainda deixa cerca de 4 bilhões de pessoas sem acesso à Internet.

Mesmo algumas pessoas com acesso não têm banda larga de alta velocidade ininterrupta e de qualidade. A conectividade do céu pode fornecer serviço em áreas que normalmente apresentam problemas, como terrenos montanhosos, bem como em locais que a infraestrutura da Internet não atingiu totalmente. Redes de balões devem ser muito mais fáceis e baratas de serem lançadas em lugares remotos, inclusive em países em desenvolvimento, do que instalar fios e instalar torres de celular e outros equipamentos caros, ou usar satélites de comunicação extremamente caros . Redes de balões do Google também podem ser usadas em emergências, por exemplo, para restabelecer o serviço de Internet rapidamente após um desastre natural danificar equipamentos terrestres.

As operadoras de celular demonstraram interesse em alugar o acesso às redes do Google Loon. Isso pode permitir que eles alcancem novos clientes e forneçam um serviço melhor em velocidades mais rápidas em áreas que já cobrem. Não será gratuito, mas há esperança de que parte da economia de custos possa ser repassada aos clientes na forma de preços mais baixos. O Google já fez parceria com Vodafone na Nova Zelândia, Telstra na Austrália e Vivo e Telebras no Brasil para testes.

O Projeto Loon pode ser um verdadeiro benefício para a sociedade, em uma época em que estar conectado ao resto do mundo traz enormes benefícios. Colocar todos no planeta online também traria benefícios para o Google, que depende muito da receita de anúncios e serviços online. E, novamente, a empresa receberia pagamentos pelo acesso às redes Loon.

Em 2014, o Google comprou outra empresa de drones de alta altitude movida a energia solar (supostamente fora do Facebook) chamada Titan Aerospace para ajudar em vários de seus projetos, incluindo o Projeto Loon e mapeamento, e comprou a empresa de satélites Skybox Imaging e investiu na empresa de voos espaciais. SpaceX. A SpaceX está buscando permissão para lançar milhares de pequenos satélites em órbita baixa para fornecer Internet de alta velocidade ao mundo.

O Google não é a única empresa que tenta levar a Internet às pessoas através do céu. O Facebook iniciou seu Laboratório de Conectividade com o objetivo de levar Internet de baixo custo para mais pessoas em todo o mundo usando tecnologias como satélites e drones. Eles compraram uma empresa de drones de alta altitude movida a energia solar chamada Ascenta em 2014 e contrataram especialistas em tecnologia de lugares como a NASA.

Ser capaz de se conectar à Internet dá às pessoas acesso a todos os recursos que a World Wide Web tem a oferecer, desde comunicação até educação e oportunidades de negócios. Qualquer número de empresas pode obter informações vitais e novas fontes de materiais e produtos. Pessoas em áreas com poucos ou nenhum profissional de saúde podem receber atendimento médico virtual. Professores e alunos podem ter acesso instantâneo a materiais de sala de aula complementares, e pessoas sem acesso às escolas podem ler livros didáticos ou ter aulas online. Jovens futuros cientistas e inventores podem encontrar ideias, recursos e possivelmente até colaboradores online.

O acesso pode melhorar a economia de uma área. De acordo com o líder do projeto do Google Loon, Mike Cassidy, aumentar a penetração da Internet de um país em 10% resulta em um aumento de cerca de 1,4% no PIB por ano [fonte: Valve ].

O Google espera que o Projeto Loon forneça serviços comerciais até o final de 2016.

Nota do autor: como o Google Loon funciona

O acesso à Internet é de vital importância nos dias de hoje, não apenas para facilitar nossas vidas, mas para acessar serviços vitais e, em geral, se encaixar na sociedade. Cada vez mais nos comunicamos on-line e fazemos outras coisas mundanas, como ler as notícias, verificar a previsão do tempo, pagar contas e consumir entretenimento. Também podemos obter educação (tanto fora quanto dentro dos currículos escolares) para nos ajudar a melhorar nossas perspectivas e caçar empregos bem fora da área coberta por nossos jornais locais e departamentos trabalhistas. Não ter acesso à Internet o coloca em desvantagem, então fico feliz que haja pessoas procurando espalhar seu alcance para aqueles que até agora foram deixados de fora. E o fato de que parte do serviço pode ser fornecido por balões só faz com que pareça ainda mais divertido.

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