عقبانٌ في السماء

"أنا متحمس لأعلن أننا قد أكملنا اليوم بناء أول طائرة شاملة ،“Aquila“ ، كجزء من جهودنا في "Internet.org" هكذا بدأ مارك زوكربيرغ مؤسس شركة فيسبوك منشوره على صفحته الخاصة قبل قرابة الشهرين ليعلن بذلك أصغر بليونير في العالم مرحلة جديدة من مراحل المنافسة في مجال الإنترنت و الاتصالات.
ففي أغسطس عام 2013 أطلقت فيسبوك مبادرة " " Internet.org، وهي مبادرة تهدف إلى توفير الاتصال بالانترنت إلى ثلثي الأشخاص الذين يعيشون بدون انترنت حول العالم. منذ ذلك الحين بذلت فيسبوك جهوداً حثيثة كان آخرها مشروع. “Aquila“ Aquilaهي عبارة عن طائرة كهربائية بدون طيار تعتمد في عملها على الطاقة الشمسية و هي مصممة لإيصال الإنترنت إلى الدول النامية أو المناطق التي يصعب تزويدها بشبكة الإنترنت التقليدية . و سميت الطائرة بهذا الإسم نسبة إلى كوكبة “Aquila“ أو كما تلقب بالعربية "العقاب" ، حيث و من خلال مشروعها هذا تعتزم فيسبوك وضع مجموعة من هذه العقبان في الهواء لتشكيل شبكة اتصالات هوائية كبيرة. وقد أنجز مهندسو فيسبوك نموذجاً أولياً كامل الخواص و يتوقع اختبار هذا النموذج في أواخر عام 2015.


Image: Facebook

وتزن طائرة فيسبوك التي أخذت شكل حرف V حوالي 400 كجم ، أغلب هذا الوزن يعود إلى إطار مصنَّع من طبقتين من ألياف الكربون خفيف الوزن محاطتين بطبقة من الإسفنج، بالإضافة إلى وزن البطاريات. أما حمولة الطائرة من معدات الاتصالات تزن 23 كجم فقط . طول جناحي الطائرة 42 مترا أي ما يساوي طول جناحي طائرة البوينغ 737. و يعود السبب وراء طول الجناحين الى الظروف المناخية و الارتفاع الكبير الذي ستطير فيه الطائرة حيث بيَّن يائيل ماغواير، مدير هندسة الاتصالات في الشركة أن “Aquila“ ستحلق على ارتفاع 27 كم في الصباح و تنخفض إلى ارتفاع 18 كم ليلاً لتوفير كمية إضافية من الطاقة، هذه الارتفاعات أعلى بكثير من تلك التي تطير فيها الطائرات التجارية. الجو في هذا الارتفاع ذو ضغط منخفض جداً، حوالي 3 % فقط من الضغط على مستوى سطح البحر، ولذلك استخدم المهندسون نسبا باعية مرتفعة للجناح إضافة إلى تصميم جنيح خفيف التحدب لتحسين نسبة الرفع إلى السحب. [4] [1]


Image: Facebook

الإطار الخارجي ل“Aquila“ مغطى بالكامل بألواح الطاقة الشمسية ، وعند إطلاقها، فإنها ستخلق نطاق اتصالات ذو قطر يصل إلى 50 كيلومترا لمدة تقارب التسعين يوماً. و سيعتمد المطورون في فيسبوك على الليزر لتتمكن من تحديد مكان جهاز الإرسال والإستقبال البصري المتوضع في الجزء السفلي من الطائرة الأم على بعد 15 كم و أكثر في الهواء. تقوم الطائرة في بادئ الأمر بصقل و تحديد الموقع العام لليزر على أرض، قبل الشروع بتثبيت الموقع النهائي للطائرة بحيث يمكن أن تبدأ حينها ببث الإنترنت الى الأسفل و إطلاق الليزر نحو باقي الطائرات المحيطة لتتشكل بذلك شبكة العقبان. و لأن الطائرة تتطلب اتصالاً مع الليزر على الأرض، ققد نواجه في بعض الأحيان بطأً في الاتصال و خاصة في الجو الغائم أو الماطر. [4] [1]


Image: Syrian Researchers

تحليلات مهندسين
و مع احتفاظ فيسبوك ببعض معلومات الطائرة لنفسها قام البروفسور و المهندس توم ريدل من جامعة كونيتيكت بتخمين خواص الطائرة ، الطاقة التي تحتاجها أثناء تحليقها و الطاقة التي تولدها ألواح الطاقة الشمسية المتوضعة على سطح الطائرة. فقام بمقارنة طائرة “Aquila“ مع طائرة " Solar Impulse" و طائرة "SolarStratos" اللتان تعملان بالطاقة الشمسية .
لـ" Solar Impulse" جناحين بطول 68 متر و وزن 1600 كغ و تحتاج الى محرك بقدرة 30 كيلو واط أما SolarStratos" فلها جناحان بطول 20 متر و وزن 350 كغ و تحتاج إلى محرك بقدرة 13 كيلو واط . و بعد تقريب الأعداد استنتج أن طائرة فيسبوك تحتاج إلى ما يقارب الـ 12 كيلو واط من الطاقة أي ما يساوي 3 كيلو واط لكل محرك من المحركات الكهربائية الأربعة التي تبقي “Aquila“ في الهواء .في الواقع، قد تحتاج “Aquila“ إلى أقل من 12 كيلو واط لأنها ليست مصممة لتقلع من تلقاء نفسها و إنما سيتم رفعها إلى ارتفاع التحليق بواسطة بالونات. لذلك افترض أن مجموع قوة المحرك يجب أن تكون حوالي 10 كيلو واط. [3]

يمثل طول الجناحين العرض الفعلي للطائرة، وليس طول الجناحين جنباً إلى جنب. وعلى افتراض أن زاوية الجناح تساوي 30 درجة، نجد و بحسابات بسيطة أن طول الجناح الواحد 24 متر ، و بتقدير بصري سنعتبر أن عرض كل الجناح حوالي 2 متر. هذا يعني أن إجمالي مساحة الجناح هو 96 متر مربع مغطاة بألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية. خلال النهار ترتفع أكويلا حوالي 27 كم، حيث تكون كثافة الطاقة الشمسية على ذلك الارتفاع حوالي 1300 واط لكل متر مربع. على افتراض أن للألواح الكهروضوئية كفاءة 20٪ ، يمكن أن تنتج مجتمعة 25 كيلو واط من كهرباء الذروة. و مع أنه على الأرجح للألواح الكهروضوئية كفاءة أفضل في درجات الحرارة الباردة، ولكن تجاهل البروفسور ريديل للخسائر في تقديراته سيعدل الكفة . [3]
وبالنظر إلى أن 10 كيلوواط تستخدم لتشغيل المحركات، هذا يترك 15 كيلوواط لتنقل إلى بنك البطاريات في أوقات الذروة. فمن الصعب تقدير ساعات ذروة الشمس (Peak Sun Hours) على مركبة تطير على ارتفاع 27 كم، حيث أن زاوية الميل سوف تختلف، ولكن بما إنه لا وجود للسحاب على ذلك الارتفاع، ارتأى ريديل اعتبار 6.5=PSH. أي ما يساوي 97 كيلو واط ساعي من طاقة شحن البطاريات أثناء النهار، تقريباً نفس الكمية التي يمتلكها بنك بطارية Solar Impulse ، وتقريباً خمسة أضعاف تلك التي يمتلكها بنك. ]SolarStratos [3

ملاحظة : إن هذه الحسابات هي عبارة عن تخمينات فقط و لا تتضمن حسابات الخسائر في الطاقة أو حتى الطاقة التي تحتاجها الأجهزة الالكترونية داخل الطائرة. [3]

و تأكد فيسبوك أنه قد تم اختبار الليزر ليتمكن من نقل البيانات بسرعة عشرات الغيغابايتات في الثانية ، أي 10 مرات أسرع من أحدث طرازات الليزر في هذه الصناعة. بهذا الانجاز برهنت فيسبوك مرة أخرى قدرتها على إنجاز مشاريع ضخمة بكفاءات عالية و بفترات زمنية قياسية. فتصميم وبناء طائرة “Aquila“ من البداية إلى النهاية احتاج 14شهرا فقط قطعت فيسبوك من خلالها شوطا كبيراً في تطوير التكنولوجيا اللازمة لتوزيع تدفقات البيانات عالية السرعة في الهواء. و أنهى زوكربيرغ منشوره قائلا " استخدام الطائرات لربط المجتمعات باستخدام الليزر قد يبدو ضرباً من الخيال العلمي. ولكن الخيال العلمي في كثير من الأحيان علم لم يأتي وقته بعد. خلال الأشهر المقبلة، سنختبر هذه الأنظمة في العالم الحقيقي، وسنواصل صقلها حتى يتسنى لنا تحويل الوعود إلى واقع." [4[

فكيف سيشكل مشروع فيسبوك منافسة لغوغل ؟
تابعونا في الجزء الثاني من المقال لتعرفو أكثر

المصادر:
[1]Hardy، Q.، & Goel، V. (2015، March 25). Drones Beaming Web Access Are in the Stars for Facebook. Retrieved August 8، 2015
هنا
[2]Hern، A. (2015، July 31). Facebook launches Aquila solar-powered drone for internet access. Retrieved August 8، 2015
هنا
[3]Lombardo، T. (2015، August 1). Solar Powered Airborne Internet Provider. Retrieved August 8، 2015
هنا
[4]Parikh، J. (2015، July 30). New Milestones in Connectivity Lab’s Aircraft and Laser Programs
هنا