Projeto Loon

Aquisição descartada

Em 2008, o Google cogitou contratar ou adquirir a Space Data Corp., empresa que enviava balões com pequenas estações-base a cerca de 32 km de altitude para oferecer conectividade a caminhoneiros e empresas petrolíferas no sul dos Estados Unidos. O negócio não foi adiante.

Projeto interno e anúncio público

O desenvolvimento informal começou em 2011, durante a incubação na X, com testes no Vale Central da Califórnia. O Google anunciou oficialmente o projeto em 14 de junho de 2013.

Primeiros lançamentos

Em 16 de junho de 2013, o Google lançou cerca de 30 balões na Nova Zelândia, em coordenação com a autoridade de aviação civil do país. Os lançamentos partiram da região de Tekapo, na Ilha Sul. Cerca de 50 usuários de Christchurch e arredores, na região de Canterbury, testaram a conexão com a rede aérea usando antenas especiais. Depois desse teste, o Google planejava enviar 300 balões ao redor do mundo pelo paralelo 40 sul, com cobertura para Nova Zelândia, Austrália, Chile e Argentina. A empresa esperava colocar milhares de balões na estratosfera.

Testes e aplicações práticas

Charles Nimmo, fazendeiro e empresário de Leeston, na Nova Zelândia, foi a primeira pessoa a se conectar à Internet por meio de um balão da Loon. Ele estava entre os 50 moradores da região de Christchurch que aceitaram participar do teste-piloto. Nimmo vivia numa área rural sem acesso à Internet de banda larga. Em 2009, os moradores da cidade usavam Internet por satélite, mas o serviço podia custar até US$ 1.000 por mês.

Os participantes não receberam detalhes do teste, além da informação de que a tecnologia poderia oferecer conexão à Internet. Eles permitiram que a equipe instalasse na parede externa de suas casas um receptor do tamanho de uma bola de basquete, parecido com um grande balão de festa vermelho-vivo.

A tecnologia poderia evitar a instalação subterrânea de cabos de fibra óptica caros para conectar os usuários à Internet. A Alphabet acreditava que isso aumentaria o uso da rede em países em desenvolvimento da África e do Sudeste Asiático que não podiam arcar com a instalação desses cabos.

Novos parceiros e outras aplicações

Em maio de 2014, Eric "Astro" Teller, diretor dos laboratórios Google X, anunciou uma mudança de modelo. Em vez de negociar uma faixa de largura de banda livre em todo o mundo, os balões passariam a operar como estações-base temporárias que poderiam ser alugadas pelas operadoras móveis dos países sobrevoados. A decisão partiu do trabalho de Kai Wulff, diretor de desenvolvimento de campo de acesso, que participava da implantação de fibra e banda larga em mercados emergentes desde o começo da década de 2000.

Em maio e junho de 2014, o Google testou o acesso à Internet por balões no Piauí. Foram os primeiros testes de LTE do projeto e seu primeiro lançamento perto do equador.

Em 2014, o Google firmou parceria com o Centro Nacional de Estudos Espaciais da França.

Em 28 de julho de 2015, o Google assinou um acordo com dirigentes da Agência de Tecnologia da Informação e Comunicação do Sri Lanka para implantar a tecnologia em grande escala. O plano previa que, até março de 2016, o Sri Lanka se tornaria o segundo país do mundo, depois do Vaticano, com cobertura total de Internet por LTE. A implantação nacional não foi executada.

Testes com ligações a laser

Em fevereiro de 2016, o Google anunciou que havia estabelecido uma conexão estável por laser entre dois balões separados por 100 km. A ligação permaneceu estável por muitas horas, de dia e de noite, e atingiu uma taxa de transmissão de 155 Mbit/s.

Em 25 de fevereiro de 2016, o Google começou a testar seu lançador automático, chamado "Chicken Little", na antiga Estação Naval Roosevelt Roads, em Ceiba, Porto Rico.

Disputa de patentes

Em maio de 2017, a Space Data abriu um processo por violação de patente. O Google chegou a um acordo em julho de 2019.

Apoio a Porto Rico

Em 6 de outubro de 2017, o Google apresentou um pedido à Comissão Federal de Comunicações dos Estados Unidos, conhecida pela sigla FCC. A autorização saiu no mesmo dia e permitiu o início imediato da cobertura LTE de emergência em Porto Rico depois do Furacão Maria. O plano previa 30 balões para retransmitir a comunicação entre terminais terrestres e os telefones dos usuários. O Google teria de instalar atualizações pelo ar, conhecidas pela sigla OTA, para permitir operações na banda 8, de 900 MHz. Outra atualização desativaria a operação no fim da autorização. Em 8 de outubro, o governador de Porto Rico, Ricardo Rosselló, anunciou em entrevista coletiva o lançamento do Projeto Loon na ilha caribenha depois da aprovação da FCC.

Em 9 de outubro de 2017, balões foram avistados perto de Porto Rico por meio do Flightradar24. Naquele mês, uma reportagem afirmou que o projeto dera origem à Loon Inc., mas a Alphabet esclareceu que ele permaneceria na X até julho de 2018. Em 9 de novembro, foi informado que o Google lançara balões de Nevada e os posicionara sobre Porto Rico para conectar 100 mil pessoas à Internet.

Empresa independente

Em 11 de julho de 2018, a X, unidade de pesquisa e desenvolvimento do Google, anunciou que a Loon estava "se formando". Ela passaria de projeto da X a subsidiária própria da Alphabet. No primeiro acordo comercial, firmado com a Telkom Kenya, a Loon prometeu levar Internet a algumas das regiões mais isoladas do Quênia, com ativação prevista para 2019.

Em 26 de abril de 2019, a Loon firmou parceria com a SoftBank e recebeu financiamento do grupo.

Marcos do projeto

Em 23 de julho de 2019, a Loon anunciou que sua frota de balões havia somado um milhão de horas de voo estratosférico. Num texto publicado no Medium, o diretor de tecnologia Sal Candido explicou técnicas de navegação usadas pelos balões autônomos para distribuir o serviço de Internet com eficiência. Entre elas estavam a virada contra o vento, a permanência em uma área e trajetórias em forma de oito.

Em outubro de 2020, os cientistas atmosféricos Pedram Hassanzadeh, da Universidade Rice, Aditi Sheshadri, da Universidade Stanford, Edwin Gerber, da Universidade de Nova Iorque, e M. Joan Alexander, da NorthWest Research Associates, receberam financiamento da Fundação Nacional da Ciência dos Estados Unidos. Eles usariam dados de alta resolução coletados pelos balões da Loon para examinar ondas de gravidade na estratosfera e melhorar modelos climáticos e meteorológicos.

Em 28 de outubro de 2020, a Loon anunciou que um balão chamado HBAL703 completara um voo recorde de 312 dias. Lançado em Porto Rico em maio de 2019, ele pousou na Baixa Califórnia, no México, em março de 2020.

Encerramento

Em 21 de janeiro de 2021, foi anunciado que a Loon seria encerrada. Teller afirmou: "Infelizmente, apesar das conquistas técnicas pioneiras da equipe nos últimos nove anos [...] o caminho para a viabilidade comercial se mostrou muito mais longo e arriscado do que esperávamos". Nos dez anos anteriores, a disponibilidade de Internet nas áreas que o projeto pretendia atender havia subido de 75% para 93%. Grande parte da população das áreas restantes não podia comprar um telefone 4G. O serviço-piloto no Quênia seria encerrado em março de 2021. A empresa prometeu US$ 10 milhões a organizações sem fins lucrativos e empresas quenianas dedicadas a "conectividade, Internet, empreendedorismo e educação".

Conectividade

O sistema buscava levar acesso à Internet a áreas rurais e remotas com pouca cobertura e melhorar a comunicação em regiões atingidas por desastres naturais.

Os balões usavam antenas patch, um tipo de antena direcional, para transmitir sinais a estações terrestres ou usuários de LTE. Alguns celulares com cartões SIM do Google podiam acessar os serviços de Internet da empresa. A infraestrutura se baseava em LTE. O componente eNodeB, equivalente à estação-base que se comunica diretamente com os celulares, era transportado no balão.

No início, os balões se comunicavam pelas bandas ISM não licenciadas de 2,4 e 5,8 GHz. O Google afirmava que a configuração oferecia aos usuários "velocidades comparáveis às do 3G", mas depois adotou LTE em espectro celular, com a cooperação de operadoras locais de telecomunicações. Não ficou claro como tecnologias que dependem de comunicações rápidas e pings de baixa latência, como VoIP, precisariam ser modificadas para operar em um ambiente semelhante ao da telefonia móvel. O sinal poderia passar por muitos balões antes de alcançar a Internet. O Google também testou comunicação por laser entre balões de grande altitude e atingiu uma taxa de dados de 155 Mbit/s numa distância de 100 km.

Balões estratosféricos

A Loon instalava a rede de balões de grande altitude na estratosfera, entre 18 e 25 km. A empresa dizia que essa camada era vantajosa por ter ventos fracos, em geral de 10 a 30 km/h, e pouca turbulência. Também dizia conseguir modelar as mudanças sazonais, longitudinais e latitudinais na velocidade do vento para ajustar a posição dos balões.

A Loon afirmava controlar a posição latitudinal e longitudinal dos balões mudando sua altitude. O sistema ajustava o volume e a densidade do gás interno, composto de hélio, hidrogênio ou outra substância mais leve que o ar. Essa variação de flutuabilidade permitia controlar a altitude. O Google também informou que os balões poderiam ser construídos com materiais como Mylar metalizado, BoPET, látex muito flexível ou borracha de cloropreno.

Balões e componentes eletrônicos

Os envoltórios dos balões foram projetados e fabricados pela Raven Aerostar. O desenho se baseava no Raven Aerostar Super Pressure Balloon. Feitos de plástico de polietileno com cerca de 0,076 mm de espessura, eram balões de superpressão cheios de hélio. Quando inflados por completo, tinham 15 m de largura e 12 m de altura. Cada um levava um sistema de bomba de ar chamado "Croce", que admitia ou liberava ar para lastrear o balão e controlar a altitude.

Uma pequena caixa de 10 kg pendia do envoltório inflado e guardava os componentes eletrônicos. Ela continha placas de circuito de controle, antenas de rádio, um aparelho Rocket M2 da Ubiquiti Networks para a comunicação com outros balões e com as antenas terrestres, além de baterias que armazenavam energia solar para uso noturno. Um conjunto de painéis solares, colocado entre o envoltório e o equipamento, alimentava a parte eletrônica. Sob sol pleno, os painéis produziam 100 watts, o suficiente para manter a unidade em funcionamento e carregar uma bateria para a noite. Um paraquedas chamado Raven Aerostar Payload Recovery Parachute ficava preso ao topo do envoltório. Ele permitia controlar a descida, o pouso e a recuperação da carga quando o balão era retirado de serviço. O paraquedas abria automaticamente em caso de falha inesperada. Ao fim da operação, o balão era guiado para um local de fácil acesso e o hélio era liberado na atmosfera. A vida útil máxima típica era de cerca de 100 dias, embora o Google afirmasse que alterações no projeto poderiam mantê-lo no ar por quase 200 dias.

Os balões levavam transponders ADS-B e podiam ser acompanhados pelo público com uma busca pelo indicativo de chamada "HBAL".

Estações terrestres

Os protótipos de estações terrestres usavam um rádio Rocket M5 da Ubiquiti Networks e uma antena patch feita para o projeto. O equipamento se conectava aos balões a 20 km de altitude. Algumas reportagens chamaram o projeto de Google Balloon Internet.