Google X startet mit Project Loon durch

Google verspricht Internet für alle: Hierzulande ist das Geschrei meist groß, wenn auf dem Smartphone mal statt LTE nur UMTS zur Verfügung steht oder wenn die Festnetzleitung nicht die versprochenen 100 MBit/s liefert, sondern nur „lahme“ 60 Mbit/s.

Das relativiert sich allerdings, wenn man bedenkt, dass es laut Google für zwei Drittel der Weltbevölkerung bislang überhaupt keinen Internet-Zugang gibt, abgesehen vielleicht von Satelliten-Lösungen. Diese setzen aber eine teure Hardware voraus und eignen sich deshalb nicht zur Internet-Versorgung in Entwicklungsländern oder den Zugriff per Smartphone.

Google hat bereits im Jahr 2011 mit Forschungen begonnen, um dieses Problem zu lösen und theoretisch jedem Menschen auf der Welt Zugang zum Internet ermöglichen zu können. Hierzu wurden bei „Google X“, einer Forschungsabteilung des Konzerns, geheime Versuche mit Ballons durchgeführt, die Mobilfunkeinheiten in die Stratosphäre tragen und dort ein Mobilfunknetz aufbauen sollten. 

Erst am 14. Juni 2013 wurde das Projekt der Öffentlichkeit bekannt gemacht, der Name „Loon“ bezieht sich neben der offensichtlichen Ähnlichkeit zu „balloon“ auch darauf, dass man es selbst als loony (englisch für „verrückt“) bezeichnete, eine derartige Forschungsarbeit überhaupt anzugehen.

Am 16. Juni 2013 startete Google X einen mehrmonatigen Testlauf mit insgesamt 30 Ballons in Neuseeland, die 50 Test-User mussten allerdings jeweils eine relativ große Empfängerstation bei sich installieren, da die an den Ballons hängenden Funkmodule nicht auf herkömmlichen GSM-, UMTS- oder LTE-Frequenzen sendeten, sondern im ISM-Band bei 2,4 und 5,8 Gigahertz.

Google erreichte damals Geschwindigkeiten im „3G-Bereich“, machte aber keine genaueren Angaben. Im Mai 2014 hieß es von Seiten der Forschungsabteilung „Google X“, man tendiere eher dazu, die fliegenden Mobilfunkstationen beim Vermarktungsstart an die Netzbetreiber des Landes zu vermieten, das der Ballon gerade überquert, anstelle ein festes Frequenzband zu definieren und zu lizenzieren?.

Ende Mai vergangenen Jahres erfolgten dann durch Google X entsprechende Tests mit LTE-Modulen, die auch bei der kommerziellen Nutzung eingesetzt werden sollen. 

Die ersten Ballons aus der Forschungsabteilung Google X wurden in Handarbeit aus dünnen und vor allem sehr UV-beständigen Kunststofffolien in zwei übereinanderliegenden Schichten gefertigt. 

Helium in der äußeren Hülle sorgt für den nötigen Auftrieb, über eine Pumpe kann das Volumen des innen liegenden und mit Luft gefüllten Überdruckballons verändert werden. Der volle Umfang entspricht einer Höhe von rund zwölf Metern, im Durchmesser sind es knapp 15 Meter.

Die Änderung des Volumens dient der Steuerung, da die Ballons über keinen Antrieb wie etwa einen Propeller oder dergleichen verfügen. In der geplanten Einsatzhöhe, die zwischen 18 und 25 Kilometern liegt, herrschen viele verschiedene Winde, neben sehr schnellen auch solche mit gemäßigten Geschwindigkeiten von wenigen km/h.

Wird das Volumen des Ballons verändert, dann variiert auch die Dichte und somit steigt oder sinkt er. Konkret: Pumpt das Aggregat Luft in den Kern, so wird der Ballon tatsächlich schwerer und sinkt ab. Die Entwickler von Google X können den Ballon so durch Höhenänderung in einen anderen Wind bringen und damit relativ genau manövrieren.

Die nötige Elektronik, wie die Recheneinheit und das Mobilfunkmodul, hängt in einer rund zehn Kilogramm leichten Box. Energie kommt von Solarmodulen, die den Strom in LiIon-Akkus speichern und so auch einen Betrieb bei Nacht ermöglichen. 

Stationäre Solarmodule haben bei Bewölkung einen deutlich geringeren Wirkungsgrad, die Ballons fliegen aber weit über den Wolken, können also stets die volle Sonnenkraft nutzen. Das macht es für Google X deutlich einfacher, den Einsatz der einzelnen Komponenten zu planen, da auf Energieschwankungen keine Rücksicht genommen werden muss.

Die derzeitigen Solarpanele erreichen rund 100 Watt, für die serienreifen Geräte sind aber sowohl stärkere Lösungen als auch sparsamere Hardware denkbar.

Allerdings hat Google, sollten die Ballons tatsächlich wie geplant in Bälde zum kommerziellen Einsatz kommen, immer noch die Möglichkeit, die Elektronik relativ regelmäßig auszutauschen. Denn die Ballons sind nicht für die Ewigkeit gebaut, sie haben eine Lebens- beziehungsweise Flugdauer von etwa 100 Tagen, auch wenn ein Testballon von Google X bereits 187 Tage in der Stratosphäre verbracht hat und Temperaturen von minus 75 Grad Celsius und Windgeschwindigkeiten von 291 km/h aushalten musste.

Dabei umrundete er neunmal die Erde zwischen 40 und 50 Grad südlicher Breite, für die schnellste Umrundung benötigte er nur zwei Wochen.

Um die Ballons nach Ablauf der Einsatzzeit wieder heil auf den Boden zu bekommen oder um im Falle eines Absturzes die kostspielige Elektronik zu schützen, wird jeder Flugkörper mit einem Fallschirm ausgestattet, der manuell oder auch automatisch ausgelöst werden kann.  

Die Kommunikation wird nach der Fertigstellung durch Google X via LTE erfolgen, sowohl mit den Endgeräten am Boden als auch untereinander, etwa wenn eine Datenverbindung von einer Basisstation über drei Ballons zu einem Nutzer geroutet werden muss.

Jeder Ballon kann bis zu 40 Quadratkilometer abdecken. Die Entwickler wollen die Flugkörper aber nicht durch die oben beschriebene Manövrierbarkeit an einem Ort halten, um dort dauerhaft die Internet-Verbindung zu realisieren: In Zukunft sollen viele Hunderte oder Tausende in der Stratosphäre schweben und ein flexibles Netzwerk aufbauen.

Wird ein Ballon vom Wind abgetrieben oder an einer anderen Stelle dringend benötigt, etwa weil ein paar Hundert Kilometer entfernt einer ausgefallen ist, so nimmt ein anderer seine Position ein und hält das Netz aufrecht.

Durch die teilweise extremen Winde kann eine Strecke von 1.000 Kilometern in weniger als einem Tag zurück­gelegt werden, die Genauigkeit, mit der ein Ort angesteuert werden kann, liegt bei 500 Metern. 

Noch hat Google X – abgesehen von Erfolgsmeldungen über Erdumrundungen oder Dauereinsätze – kaum Greifbares über Loon an die Öffentlichkeit dringen lassen. So gibt es nach wie vor keine genauen Aussagen zu einem möglichen Starttermin.

Zumindest hat der Konzern im April erklärt, man könne inzwischen einen Ballon in der neuen Fertigungsstraße innerhalb weniger Stunden bauen, und auch die Startrampen mit speziellen Abschussvorrichtungen seien deutlich verbessert worden. Laut Katelin Jabbari, Sprecherin von Google X, soll der Startschuss aber noch 2015 fallen. 

Preisvorstellungen sind noch nicht bekannt geworden, aber die Nutzung des fliegenden Netzwerks dürfte für die Mobilfunkanbieter nicht gerade billig werden – nicht zuletzt aufgrund der hohen Wartungskosten der Ballons in Kombination mit dem logistischen Aufwand.

Welche Gebühren die Carrier dann von den Kunden verlangen, steht wiederum auf einem anderen Blatt. Erste Tests wurden bereits mit Vodafone in Neuseeland, Telefónica in mehreren lateinamerikanischen Ländern und Telstra in Australien gemacht.

So einzigartig Google X mit seinem Projekt auch erscheint, die Idee mit der Internet-Versorgung aus der Luft haben bereits andere Unternehmen aufgegriffen. So postete Face­book-Chef Mark Zuckerberg am 26. März stolz, dass die erste Testdrohne eines Projekts erfolgreich gestartet sei. Diese Fluggeräte sollen dank Solarenergie komplett autark arbeiten und ebenfalls aus einer Höhe von rund 18 Kilometern ein Mobilfunknetzwerk aufspannen können.

Egal, welches Projekt sich am Ende durchsetzt oder ob beide parallel betrieben werden – vielen Millionen Menschen könnte so der Zugang zum Web ermöglicht und damit gerade in Entwicklungsländern ein wichtiger Schritt getan werden.

Aber auch in Krisengebieten, etwa wenn nach einem Erdbeben der Strom und damit die stationären Sendemasten ausfallen, könnten solche Lösungen wie die von Google X und seinem Loon-Projekt künftig unentbehrlich werden.