ทีมญี่ปุ่นสาธิตความสำเร็จของเทคนิคติดตามแพลตฟอร์มสื่อสารระดับสูงด้วยพัลส์เลเซอร์จากพื้นดิน

SoftBank มหาวิทยาลัย Hosei และสถาบันวิจัยขั้วโลกแห่งญี่ปุ่น ได้ร่วมกันสาธิตวิธีการติดตามแพลตฟอร์มสื่อสารระดับสูงจากพื้นดินโดยใช้พัลส์เลเซอร์ ถือเป็นก้าวสำคัญสู่การเชื่อมต่อทางแสงระหว่างพื้นดิน ชั้นสตราโตสเฟียร์ และดาวเทียมในอนาคต การสาธิตครั้งนี้ใช้ตัวสะท้อนมุม (CCR) ติดตั้งบนระบบแพลตฟอร์มระดับสูงประเภท LTA ซึ่งดำเนินงานโดยบริษัท Sceye ของสหรัฐอเมริกา ระบบวัดระยะด้วยเลเซอร์ขนาดกะทัดรัดและพกพาได้จากภาคพื้นดินติดตาม HAPS อย่างต่อเนื่อง และตรวจจับพัลส์เลเซอร์ที่สะท้อนกลับมาจากตัวสะท้อนขณะที่แพลตฟอร์มทำงานอยู่ในชั้นสตราโตสเฟียร์

SoftBank ระบุว่า นี่เป็นการสาธิตการวัดระยะด้วยเลเซอร์จากพื้นดินในรูปแบบเฉพาะนี้สู่ HAPS ในชั้นสตราโตสเฟียร์เป็นครั้งแรกของโลก โดยอ้างอิงจากข้อมูลสาธารณะที่ทั้งสามหน่วยงานตรวจสอบภายในวันที่ 8 กันยายน 2026

เหตุผลในการทดสอบการสะท้อนเลเซอร์

ทำไมต้องทดสอบการสะท้อนเลเซอร์กับ HAPS? การทดลองนี้ฟังดูง่ายกว่าการสาธิตการสื่อสารด้วยเลเซอร์แบบดั้งเดิม เพราะ HAPS ไม่ได้ส่งข้อมูลผ่านเทอร์มินัลแสง แต่บรรทุกตัวสะท้อนแบบพาสซีฟไว้ CCR ถูกออกแบบมาให้ส่งลำแสงที่เข้ามากลับไปยังแหล่งกำเนิดไม่ว่าจะเข้ามาในมุมใดก็ตาม การติดตั้งบน HAPS ช่วยให้นักวิจัยทดสอบว่าสถานีภาคพื้นดินสามารถจับและติดตามแพลตฟอร์มที่เคลื่อนที่ ชี้ลำเลเซอร์ไปยังแพลตฟอร์ม และตรวจจับสัญญาณสะท้อนกลับที่อ่อนมากได้หรือไม่ แพลตฟอร์ม HAPS ทำงานที่ระดับความสูงประมาณ 20 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก โดยตำแหน่งและทิศทางเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา

ดังนั้น ระบบสื่อสารจึงจำเป็นต้องระบุตำแหน่งของยาน ทำการจับเป้าทางแสง รักษาการชี้ลำเลเซอร์ให้แคบ และคงการติดตามขณะที่ยานเคลื่อนที่ SoftBank เรียกชุดความสามารถนี้ว่า การชี้ การจับ และการติดตาม (PAT) การทดสอบ CCR ครั้งนี้ช่วยให้นักวิจัยตรวจสอบความท้าทายเหล่านี้ก่อนที่จะติดตั้งเทอร์มินัลสื่อสารทางแสงอย่างครบชุด

การสาธิตจากการวัดระยะด้วยเลเซอร์สู่การสื่อสารทางแสงดำเนินการในวันที่ 23 และ 24 สิงหาคม 2026 โดยมีการสังเกตการณ์เบื้องต้นและปรับแต่งซอฟต์แวร์ในวันที่ 22 สิงหาคมก่อนหน้านั้น HAPS ทำงานเหนือน่านน้ำใกล้แหลม Muroto ในจังหวัด Kochi ระบบภาคพื้นดินจับและติดตาม HAPS อย่างต่อเนื่อง ขณะเดียวกันก็ส่งลำพัลส์เลเซอร์ไปยัง CCR และรับสัญญาณสะท้อนกลับ การทดลองนี้ยังสร้างข้อมูลเกี่ยวกับระดับการลดทอนของสัญญาณเลเซอร์ขณะเดินทางระหว่างพื้นดินกับชั้นสตราโตสเฟียร์ ข้อมูลบรรยากาศเหล่านี้ช่วยกำหนดข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์สื่อสารทางแสงของ HAPS ในอนาคต รวมถึงวิธีการติดตั้งและการทำงานของเทอร์มินัล

การทดสอบนี้ยังท้าทายในเชิงเทคนิค เพราะลำแสงที่ CCR สะท้อนกลับจะส่งคืนในช่วงมุมที่แคบมาก SoftBank ระบุว่า ความแม่นยำในการชี้และการติดตามการรับสัญญาณที่จำเป็นสำหรับการวัดระยะด้วยเลเซอร์ไปยังดาวเทียมนั้นสูงกว่าการเชื่อมต่อการสื่อสารทางแสงแบบดั้งเดิมประมาณหนึ่งอันดับ

สิ่งที่น่าสังเกตคือ กำลังเลเซอร์ที่ใช้ในการทดลองนี้ไม่สูง และระบบจะหยุดการส่งสัญญาณเมื่อตรวจพบอากาศยานที่มีคนขับบินเข้ามาในทิศทางของ HAPS การสาธิตครั้งนี้ต่อยอดจากงานก่อนหน้าที่แสดงให้เห็นว่าการสื่อสารทางแสงสามารถทำงานระหว่างชั้นสตราโตสเฟียร์กับพื้นดินได้ ในปี 2005 การทดลอง STROPEX ของศูนย์อวกาศเยอรมันได้สาธิตการเชื่อมต่อดาวน์ลิงก์ทางแสงที่ 1.25 Gbit/s จากบอลลูนในชั้นสตราโตสเฟียร์ที่ความสูงประมาณ 22 กิโลเมตรไปยังสถานีภาคพื้นดิน ศูนย์สงครามสารสนเทศแปซิฟิกของกองทัพเรือสหรัฐฯ ยังได้พัฒนาการสาธิตลิงก์แสงในชั้นสตราโตสเฟียร์ (SOLD) เพื่อลดความเสี่ยงของเทคโนโลยีการสื่อสารทางแสงผ่านการทดลองบอลลูนระดับสูง

แนวทางของ SoftBank แตกต่างออกไป โดยไม่ได้ส่งข้อมูลสื่อสารระหว่างเทอร์มินัลแสงกับพื้นดิน แต่สร้างเส้นทางเลเซอร์ไป-กลับแทน: พื้นดิน → HAPS → พื้นดิน

ทิศทางการพัฒนาระบบสื่อสารในอนาคต

ขั้นต่อไปคือการเชื่อมต่อด้วยแสง CCR เพียงลำพังไม่สามารถส่งข้อมูลได้ เพราะเป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟ ระบบสื่อสารในอนาคตจำเป็นต้องติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณแสงบน HAPS ซึ่งสามารถส่งและรับสัญญาณเลเซอร์ได้ขณะรักษาการเชื่อมต่อกับสถานีภาคพื้นดินหรือดาวเทียม SoftBank ระบุว่า ระบบติดตามที่กำลังพัฒนาสำหรับเทอร์มินัลสื่อสารทางแสงใช้สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ชุดเดียวกับระบบวัดระยะด้วยเลเซอร์ ซึ่งหมายความว่าประสบการณ์จากการสาธิตครั้งนี้สามารถถ่ายโอนไปสู่ขั้นต่อไปได้ เป้าหมายที่กว้างขึ้นของบริษัทคือการสร้างเครือข่ายสื่อสารสามมิติ ที่ให้แพลตฟอร์ม HAPS เชื่อมต่อผู้ใช้งานภาคพื้นดินกับโครงสร้างพื้นฐานและดาวเทียมวงโคจรต่ำ (LEO) ที่อาจเป็นไปได้ ผ่านลิงก์แสง ในฐานะการเชื่อมต่อความจุสูงระหว่างเครือข่ายในระดับชั้นต่างๆ

SoftBank ได้ทดสอบบริการสื่อสาร HAPS กับ Sceye แล้ว รวมถึงการเชื่อมต่อกับสมาร์ตโฟน และมุ่งสู่การทำให้เชิงพาณิชย์ที่อาจเกิดขึ้นหลังปี 2027 การสาธิตล่าสุดนี้ช่วยแก้ปัญหาพื้นฐานที่เครือข่ายประเภทนี้ต้องเผชิญ นั่นคือการค้นหา ติดตาม และรักษาลิงก์เลเซอร์กับแพลตฟอร์มเคลื่อนที่ที่ความสูง 20 กิโลเมตรอย่างเชื่อถือได้