Cerca de um terço da população global, cerca de 3 bilhões de pessoas, não tem acesso à internet ou tem conexões ruins devido a limitações de infraestrutura, disparidades econômicas e isolamento geográfico.

Os satélites e redes terrestres atuais deixam lacunas de comunicação nas quais, devido à geografia, a instalação de equipamentos de comunicação terrestres tradicionais seria muito cara.

Estações de plataforma de alta altitude —equipamentos de telecomunicações posicionados no alto, em balões não tripulados, dirigíveis, planadores e aviões—poderiam aumentar a igualdade social e econômica ao preencher lacunas de conectividade de internet na cobertura terrestre e via satélite. Isso poderia permitir que mais pessoas participassem totalmente da era digital.

Um de nós, Mohamed-Slim Alouini, é um engenheiro elétrico que contribuiu para um experimento que mostrou que é possível fornecer altas taxas de dados e cobertura 5G onipresente da estratosfera. A estratosfera é a segunda camada mais baixa da atmosfera, variando de 4 a 30 milhas acima da Terra. Aviões comerciais geralmente voam na parte inferior da estratosfera. O experimento mediu sinais entre estações de plataforma e usuários no solo em três cenários: uma pessoa permanecendo em um lugar, uma pessoa dirigindo um carro e uma pessoa operando um barco.

Meus colegas mediram a intensidade do sinal em relação aos níveis de interferência e ruído de fundo. Esta é uma das medidas de confiabilidade da rede. Os resultados mostraram que as estações de plataforma podem suportar aplicações de alta taxa de dados, como streaming de vídeos com resolução 4K, e podem cobrir de 15 a 20 vezes a área de torres terrestres padrão.

As primeiras tentativas do Facebook e do Google de implementar comercialmente estações de plataforma não tiveram sucesso. Mas investimentos recentes, melhorias tecnológicas e interesse de empresas de aviação tradicionais e startups aeroespaciais especializadas podem mudar a equação.

O objetivo é a conectividade global, uma causa que rendeu à ideia das estações de plataforma o reconhecimento no relatório Top 10 Emerging Technologies 2024 do Fórum Econômico Mundial. A iniciativa internacional da indústria HAPS Alliance, que inclui parceiros acadêmicos, também está se esforçando para atingir esse objetivo.

As estações de plataforma seriam mais rápidas, mais econômicas e mais flexíveis do que os sistemas baseados em satélite.

Como mantêm os equipamentos de comunicação mais próximos da Terra do que os satélites, as estações podem oferecer sinais mais fortes e de maior capacidade. Isso permitiria comunicações em tempo real rápidas o suficiente para se comunicar com smartphones padrão, capacidades de alta resolução para tarefas de imagem e maior sensibilidade para aplicações de detecção. Elas transmitem dados por meio de óptica de espaço livre, ou feixes de luz, e sistemas de matriz de antenas em larga escala, que podem enviar grandes quantidades de dados rapidamente.

Os satélites podem ser vulneráveis a espionagem ou interferência quando suas órbitas os trazem sobre países adversários. Mas as estações de plataforma permanecem dentro do espaço aéreo de um único país, o que reduz esse risco.

Estações de plataforma de alta altitude também são mais fáceis de instalar do que satélites, que têm altos custos de lançamento e manutenção. E os requisitos regulatórios e procedimentos de conformidade necessários para garantir pontos na estratosfera provavelmente serão mais simples do que as complexas leis internacionais que regem as órbitas de satélites. Estações de plataforma também são mais fáceis de atualizar, então as melhorias podem ser implantadas mais rapidamente.

As estações de plataforma também são potencialmente menos poluentes do que as megaconstelações de satélites porque os satélites queimam na reentrada e podem liberar metais nocivos na atmosfera, enquanto as estações de plataforma podem ser alimentadas por fontes de energia limpa, como energia solar e hidrogênio verde.

Os principais desafios para estações de plataforma práticas são aumentar a quantidade de tempo que elas podem permanecer no ar por meses seguidos, aumentar a energia verde a bordo e melhorar a confiabilidade, especialmente durante decolagens e pousos automatizados nas camadas turbulentas mais baixas da atmosfera.

As estações de plataforma podem desempenhar um papel fundamental em situações de emergência e humanitárias, apoiando esforços de socorro quando as redes terrestres estão danificadas ou inoperantes.

As estações também poderiam conectar dispositivos e sensores de Internet das Coisas (IoT) em configurações remotas para monitorar melhor o ambiente e gerenciar recursos.

Na agricultura, as estações poderiam usar tecnologias de imagem e detecção para ajudar os agricultores a monitorar a saúde das plantações, as condições do solo e os recursos hídricos.

Sua capacidade de geração de imagens de alta resolução também pode dar suporte a atividades de navegação e mapeamento cruciais para cartografia, planejamento urbano e resposta a desastres.

As estações também poderiam ter uma função dupla, transportando instrumentos para monitoramento atmosférico, estudos climáticos e sensoriamento remoto das características da superfície da Terra, vegetação e oceanos.

As estações de plataforma podem ser baseadas em diferentes tipos de aeronaves.

Balões oferecem operação estável e de longa duração em grandes altitudes e podem ser amarrados ou flutuar livremente. Dirigíveis, também conhecidos como dirigíveis ou blimps, usam gases mais leves que o ar e são maiores e mais manobráveis que balões. Eles são especialmente adequados para vigilância, comunicações e pesquisa.

Planadores e aeronaves motorizadas podem ser controlados com mais precisão do que balões, que são sensíveis a variações na velocidade do vento. Além disso, aeronaves motorizadas, que incluem drones e aviões de asa fixa, podem fornecer eletricidade para equipamentos de comunicação, sensores e câmeras.

As estações de plataforma poderiam fazer uso de diversas fontes de energia, incluindo células solares cada vez mais leves e eficientes, baterias de alta densidade energética , motores de combustão interna de hidrogênio verde , células de combustível de hidrogênio verde , que agora estão em fase de testes, e, eventualmente, energia por feixe de laser de estações solares terrestres ou espaciais.

A evolução dos projetos de aeronaves leves, juntamente com os avanços em motores e hélices de alta eficiência, permitem que os aviões voem por mais tempo e carreguem cargas úteis mais pesadas. Esses aviões leves de ponta podem levar a estações de plataforma capazes de manobrar na estratosfera por períodos prolongados.

Enquanto isso, melhorias nos modelos climáticos estratosféricos e nos modelos atmosféricos tornam mais fácil prever e simular as condições sob as quais as estações da plataforma operariam.

A implantação comercial de estações de plataforma, pelo menos para situações pós-desastre ou de emergência, pode estar em andamento até o final da década. Por exemplo, um consórcio no Japão, um país com comunidades remotas de montanhas e ilhas, reservou US$ 100 milhões para estações de plataforma de alta altitude e movidas a energia solar.

As estações de plataforma podem reduzir a exclusão digital aumentando o acesso a serviços críticos como educação e assistência médica, fornecendo novas oportunidades econômicas e melhorando a resposta a emergências e o monitoramento ambiental. À medida que os avanços na tecnologia continuam a impulsionar sua evolução, as estações de plataforma estão definidas para desempenhar um papel crucial em um futuro digital mais inclusivo e resiliente.