เทคโนโลยี HAPS-Ep.1 : High Altitude Pseudo Satellites (HAPS) คืออะไร ?

Part 1: HAPS คืออะไร

เทคโนโลยี High Altitude Pseudo Satellites ที่เรียกโดยย่อว่า HAPS (ในบางครั้งอาจใช้คำเต็มว่า High Altitude Platform Station) เริ่มได้รับความสนใจมากขึ้น โดยถูกนำมาพิจารณาให้เป็นส่วนเติมเต็มของการปฏิบัติภารกิจในช่องว่างระหว่างอากาศยานและอวกาศยาน เนื่องจากอากาศยานส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะปฏิบัติภารกิจอยู่ในระดับความสูงประมาณไม่เกิน 12 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก และอวกาศยานประเภทดาวเทียมวงโคจรต่ำ (Low Earth Orbit Satellite: LEO Satellite) ส่วนใหญ่จะปฏิบัติภารกิจอยู่ในช่วงความสูงไม่ต่ำกว่า 160 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก จึงทำให้มีความพยายามในการหาเทคโนโลยีที่สามารถใช้ในการปฏิบัติภารกิจในช่วงความสูงของช่องว่างในส่วนนี้ ซึ่งถูกพิจารณาว่าเป็นความสูงที่ไม่อยู่ใกล้ผิวโลกมากจนเกินไปแบบอากาศยาน และไม่อยู่ไกลผิวโลกมากจนเกินไปแบบอวกาศยาน

Sky Perfect JSAT ผู้ให้บริการดาวเทียมของญี่ปุ่นเชื่อว่าในอนาคต เทคโนโลยีในการติดต่อสื่อสารจะเป็นการร่วมใช้งานระหว่าง HAPS กับ Small Satellite ตลอดจน Platform อื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

ในความหมายเชิงเทคนิค HAPS คือ ยานพาหนะแบบ Unmanned Vehicles ที่ปฏิบัติการอยู่ในความสูงของบรรยากาศชั้น Stratosphere ทำให้ได้รับผลกระทบค่อนข้างน้อยจากความแปรปรวนของสภาพอากาศ สามารถได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ได้ดี และยังเป็นการหลีกเลี่ยงชั้นความสูงที่มีการจราจรทางอากาศแออัด แต่ไม่จำเป็นต้องขึ้นไปถึงชั้นความสูง LEO โดยเมื่อพิจาณาลักษณะการทำงานของ HAPS พบว่าสามารถทำงานได้ในหลายรูปแบบ เช่น เครื่องบิน, Unmanned Aircraft System (UAS) หรือ บอลลูน ในด้านขีดความสามารถพบว่า HAPS สามารถปฏิบัติภารกิจในลักษณะที่คล้ายดาวเทียมแบบปกติ ไม่ว่าจะเป็นในด้านการสื่อสารคมนาคม (Communication), การสำรวจโลก (Earth Observation) หรือ ระบบนำทาง (Navigation) เป็นต้น ซึ่งขึ้นอยู่กับ Payload ที่ได้รับการติดตั้ง ทั้งนี้ในความเป็นจริงเทคโนโลยี HAPS ได้ถูกใช้งานมาแล้วเป็นเวลาประมาณ 20 ปี ซึ่งจำกัดอยู่เฉพาะในด้านการปฏิบัติภารกิจทางการทหาร และมีข้อขัดข้องในการใช้งานค่อนข้างมาก หากแต่ในช่วง 2 – 3 ปีที่ผ่านมาตลอดจนในปัจจุบันมีความพยามยามในการพัฒนา HAPS เป็นอย่างมากเพื่อนำมาใช้งานในกิจการภาคเอกชน ทั้งนี้พัฒนาการของ HAPS ไม่ว่าจะเป็นในด้านความน่าเชื่อถือในการทำงาน (Reliability) และในด้านการนำไปประยุกต์ใช้ประโยชน์ (Application) มีการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดและถูกคาดหมายว่าจะเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่สำคัญในอนาคต

เทคโนโลยี HAPS ในรูปแบบต่างๆ

 

UAV Zephyr ของ Airbus เป็นหนึ่งใน HAPS ที่อยู่ระหว่างการพัฒนา

สำหรับใน Part ต่อไป จะเป็นข้อมูลทางเทคนิคของ HAPS และการเปรียบเทียบข้อได้เปรียบและข้อจำกัดระหว่างการใช้งาน HAPS กับการใช้งานดาวเทียม ตลอดจนตัวอย่างการใช้งาน HAPS ในปัจจุบันและแนวโน้มการใช้งานในอนาคต

ที่มา : 

Jesús Gonzalo, Deibi López, Diego Domínguez, Adrián García, and Alberto Escapa, On the capabilities and limitations of high altitude pseudo-satellites, Universidad de León, Spain, Retrieved on March 2018: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/ S0376042117301926

https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Discovery_and_Preparation/Could_High-Altitude_Pseudo-Satellites_Transform_the_Space_Industry

https://www.airbus.com/defence/uav/zephyr.html#technical

Sky Perfect JSAT, challenged by TV business, hedges bets on HAPS, 5G, HTS and smallsats

http://interactive.satellitetoday.com/via/september-2020/haps-a-satellite-operators-big-investment-in-the-stratosphere/