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Google est en passe de réussir sa mission impossible: fournir un accès Internet grâce à ses ballons

Un ballon Google | Source: Google

Un ballon Google | Source: Google

Le Loon Project semblait complètement dingue et irréaliste. Pourtant, aujourd'hui, 75 ballons dérivent dans les airs quelque part aux confins de l'hémisphère sud. Ce projet montre la force de persévérance du géant de l'Internet.

La majorité de la population mondiale ne peut pas se connecter à Internet. Soit faute de moyen, soit faute d'accès disponible. De tous les essais menés pour relier plus de monde à la Toile, le projet Loon de Google apparaît comme le plus délirant. Dans le labo secret Google X, où les moonshots (ou expérimentations aussi dingos qu'envoyer des hommes sur la Lune) sont légion, c'est la dernière dinguerie suprême.

Et il se pourrait bien qu'elle ait un bel avenir.

La 1re fois, ça n'a pas marché, la 2e fois non plus, mais la 61e fois...

Quand le laboratoire de R&D annonça en juin 2013 qu'il planchait sur des ballons Wi-Fi pour rendre Internet accessible depuis les cieux aux régions reculées, pauvres et rurales de la planète, les experts hésitèrent entre scepticisme et dédain –et pour cause. L'idée était d'envoyer dans les airs des centaines de ballons alimentés à l'énergie solaire et de coordonner leurs mouvements en une chorégraphie complexe, afin d'assurer un service continu malgré les rafales imprévisibles et impétueuses de la stratosphère.

«Parfaitement impossible», trancha Per Lindstrand, ingénieur aéronautique suédois qui compte parmi les aéronautes les plus réputés du monde, dans un article de Wired consacré au projet. «Toute la communauté scientifique vous le dira.» Il doutait en particulier de la prétention de Google à construire des ballons capables de rester en vol plus de 100 jours –soit deux fois plus longtemps que les ballons les plus perfectionnés de la Nasa. «Même trois semaines, c'est exceptionnel», pouffa l'aéronaute.

Et pourtant, à l'heure où vous lisez ces lignes, quelque 75 ballons Google dérivent dans les airs quelque part aux confins de l'hémisphère sud, leur altitude s'ajustant automatiquement au gré d'algorithmes savants afin de saisir les courants qui leur permettront de tenir le bon cap. D'ici à 2015, Google se croit ainsi capable de créer un anneau de 80 km de large qui assurerait une couverture réseau continue dans cette région du globe. Et le directeur du projet Loon, Mike Cassidy, prévoit qu'en 2016, Google pourra proposer un réseau de téléphonie mobile LTE alimenté par ses ballons dans des zones rurales d'Amérique du Sud, d'Afrique du Sud et d'Océanie. (Les expérimentations ont débuté dans ces endroits peu peuplés et seront géographiquement étendues par la suite.)

«Mais, pardon...», dis-je à Cassidy pour tenter de résister au techno-optimisme béant qu'a tendance à inspirer la firme au double O:

«Quelles sont les chances pour que ça arrive vraiment?»

«Quand j'ai commencé à travailler sur ce projet, j'aurais dit 5%», reconnaît-il.

«Mais on n'arrête pas d'avancer, et ce qui est fou, c'est qu'on n'a encore rien trouvé qui pourrait empêcher que ça marche.»

Cassidy balaie du regard la salle de conférence minimaliste du QG new-yorkais de Google pour trouver du bois à toucher.

«Dans la vie, rien n'est jamais sûr à 100%. Mais là, ça s'annonce vraiment bien.»


Que Google ait atteint de tels sommets démontre la force de la persévérance, et la force d'une société dont les moyens, la marge de manœuvre et l'ambition technologique ont peu d'équivalents dans les annales du capitalisme mondial.

Si Lindstrand avait assisté aux premiers essais de lancement des ballons surpressurisés, durant l'été 2013 en Nouvelle-Zélande, il aurait bien ri. A la première tentative, le ballon éclata peu après le décollage, la toile de nylon ne résistant pas aux 50.000 kg de pression intérieure. Même chose la deuxième fois, puis la troisième, puis les cinquante fois suivantes. 

La trajectoire du ballon Ibis-167 fournit une bonne illustration des configurations des vents dans la stratosphère. Il en est maintenant à son deuxième tour du monde (cliquez sur l'image pour la voir en plus grand) | Source: Google

Entre chaque essai, les ingénieurs ajustaient le matériau de l'enveloppe et le renforçait avec des sangles en fibre Kevlar; mais les ballons continuèrent d'éclater tant que la bonne longueur de sangle ne fut pas trouvée. (Les sangles doivent être moins longues que l'enveloppe afin de soulager la pression, mais elles ne doivent pas être trop courtes non plus.)

«On savait que c'était dur de fabriquer un ballon surpressurisé,  se rappelle Cassidy. Mais on ne pensait pas qu'il faudrait 61 tentatives avant d'y arriver.»

Et ce n'était que le premier écueil. Vinrent ensuite les fuites d'hélium, qui faisaient redescendre doucement les ballons du ciel au bout d'un ou deux jours.

«Un trou d'un millimètre fera redescendre le ballon en quelques jours, explique Cassidy. C'est ce qui est arrivé à quarante ou cinquante reprises.»

De l'importance des chaussettes

Il fallut des semaines pour comprendre d'où venait le problème. Dans un sombre hangar du Moffett Field [ancien site de la Nasa loué par Google], à Mountain View, les ballons furent extraits de leur boîte, gonflés et soumis à de la lumière polarisée ainsi qu'à des tests de fuite d'hélium au spectromètre de masse. Chaque ballon dégonflé fit l'objet d'une «analyse d'échec», où était minutieusement consignés la personne qui avait fait l'assemblage, où et avec quel matériel, et la façon dont l'objet avait été transporté.

Au bout du compte, les ingénieurs découvrirent deux causes aux fuites. La première était que l'enveloppe devait être pliée plusieurs fois sur elle-même pour être transportée, ce qui pouvait occasionner de légères fissures aux angles de pliage. Il fallut donc trouver une méthode de pliage qui répartisse mieux la tension sur le tissu.

Par ailleurs, certains ballons se déchiraient imperceptiblement quand les ouvriers marchaient dessus en chaussettes. La solution? «Des chaussettes plus duveteuses», lâche Cassidy. «Sans blague, ça fait la différence. Avec des chaussettes plus douces, il y a moins de fuites.»

Une expérimentation à Central Valley | Source: Google

Cette question réglée, les ballons ont commencé à se maintenir en vol plus longtemps: quatre jours, puis six, et enfin plusieurs semaines. En novembre 2014, Google en était à deux ballons sur trois dans les airs au moins 100 jours, annonce Cassidy.

Cependant, une fois les ballons maintenus en vol survint une difficulté peut-être plus épineuse encore: tenir le cap.

Quand Google annonça son projet, m'apparut à l'esprit une flottille de vaisseaux colorés en suspension dans les airs, à quelques centaines ou milliers de mètres de leur village-cible, raccordés aux câbles les plus longs du monde. Or la réalité est bien plus complexe et fascinante.

Tout d'abord, les ballons dérivent à plus de 18 km au-dessus de la surface terrestre, bien au-dessus des avions et des perturbations atmosphériques, et hors de notre champ de vision depuis la Terre.

Ensuite, les ballons ne peuvent pas rester en suspension au même endroit, car ils sont constamment soumis aux vents stratosphériques, qui peuvent atteindre 160 km/h. Cela pose légèrement problème puisque le but est de fournir un accès continu à des bases au sol fixes. La solution de Google est de maintenir continuellement en vol un grand nombre de ballons, en en plaçant certains dans le sillage d'autres; ainsi, lorsqu'un ballon risque de dériver hors de portée d'une base donnée, un autre entre dans la zone de transmission pour préserver la connexion.

L'opération serait déjà compliquée pour un avion à grande puissance, capable de se diriger sur des orientations précises. Or, ici, il s'agit de ballons à faible puissance, dont il est impossible de contrôler directement la trajectoire. Le seul moyen d'action repose sur l'altitude: pour «piloter» les ballons, il faut anticiper la vitesse des vents et leur direction à différentes altitudes, et élever ou abaisser les engins en fonction, dans l'espoir d'attraper les courants qui leur feront plus ou moins prendre la direction souhaitée.

L'algorithme se heurte aux courants

Conscients de la grande complexité de la chose, les ingénieurs entendaient s'appuyer sur les données fournies par les ballons-sondes et les archives du National Weather Service (institut météorologique des Etats-Unis). Mais ils ne s'attendaient pas à ce que les vents fussent si capricieux.

Prenons un exemple: disons que le NWS recense à 17 km d'altitude un vent de sud soufflant à 30 km/h, et à 20 km d'altitude, un vent de sud-est à 50 km/h. Par interpolation linéaire, Google en déduit qu'à environ 18 km de hauteur, le vent devrait être direction sud-sud-est et souffler à 40 km/h. Or s'il arrive que ce soit le cas, il arrive aussi que le vent à 18 km d'altitude souffle dans la direction totalement opposée à celle anticipée. Tout algorithme a ses limites.

Google en a fait l'expérience un peu gênante un jour de mai 2014, au Brésil, lors d'une grande démonstration publique de ses ballons devant le ministre des Communications et le président de Telefonica. Cassidy raconte:

«On dit souvent qu'il ne faut jamais faire de démo en direct, vous savez? Eh bien, ce jour-là, quand le premier ballon s'est élevé dans les airs, on leur a dit “Regardez, d'après nos calculs, le ballon va aller par là.” Tout le monde a levé les yeux, et le ballon est allé de l'autre côté.»

L'équipe du Projet Loon installe une antenne devant les élèves brésiliens | Source: Google

Rouges d'embarras, les responsables du projet ont rapidement ordonné qu'on ramène au sol ce ballon récalcitrant, qui a été récupéré 20 km plus loin. Mais un deuxième ballon a été lancé et, cette fois, les vents se sont montrés plus favorables: dans une école du coin, les élèves ont pu se connecter avec succès.

Il semble en tout cas évident que Google a de quoi tenir sa promesse de fournir un accès Internet, quel qu'il soit, aux régions qui en sont dépourvues. Est-ce que le jeu en vaut la chandelle? Tout dépendra de la rapidité et de la fiabilité de la connexion ainsi obtenue, et de son coût.

Au départ, l'idée était que les ballons transmettent en Wi-Fi vers des stations de base à terre. Mais il s'est vite avéré que les avantages d'une plage de fréquences non régulée ne compensaient pas les limites de cette technologie. Via des partenariats, Google a donc proposé à des opérateurs de télécommunications d'élargir leur réseau de téléphonie mobile en s'appuyant sur le même protocole LTE. En effet, les ballons utilisent une version moins onéreuse et moins puissante du nœud LTE des antennes-relais classiques. Google affirme ainsi être aujourd'hui en mesure de fournir un accès à 5 mégabits par seconde aux téléphones mobiles, et à 22 Mbits/s aux antennes fixes. A titre de comparaison, le débit moyen en large bande aux Etats-Unis est de 11 Mbits/s (et 6,6 MBits/s pour la France selon le classement Akamai).

L'avantage de passer par la téléphonie mobile

En louant aux opérateurs de téléphonie mobile leurs bandes de fréquence, Google délaisse la vente et le service-client dans le secteur des télécommunications, et se retire de la bataille qui fait rage dans tous les pays pour l'attribution du spectre 2,6 GHz. L'entreprise est du reste connue pour préférer la résolution de problèmes technologiques ardus au contact direct avec le client ou au lobbying bureaucratique.

Installation de panneaux solaires en Nouvelle-Zélande | Source: Google

Fournir Internet au moyen d'une flotte de ballons dirigés par des algorithmes, voilà qui devrait représenter un coût prohibitif. Mais, selon Cassidy, cela revient en réalité dix fois moins cher que d'installer et d'assurer la maintenance d'antennes-relais, ce qui rend l'opération plus intéressante dans les régions reculées. Et si la qualité d'accès fournie par des ballons n'équivaudra jamais à celle de la fibre Google, Cassidy est convaincu que cela sera toujours un immense progrès par rapport à ce dont disposent aujourd'hui bien des endroits du globe. «On a visité des villages où Internet n'est accessible que par la borne Wi-Fi d'un autocar inter-cités»,  raconte-t-il. «Quand le car arrive, tous les portables se mettent à charger les messages. Puis le car poursuit sa route et va fournir un hotspot à un autre village.»

Si le projet Loon réussit, de nouvelles questions émergeront, des questions que les sceptiques n'auraient jamais cru voir Google se poser. Comme: Cela sera-t-il rentable? Ou: les pays peuvent-ils nous confier leur espace stratosphérique?

En juin 2014, le superviseur des projets Google X, Astro Teller, expliquait que le projet Loon était «la tête de gondole du laboratoire». L'équipe a déjà réalisé une prouesse en maîtrisant les 50.000 kg de pression intérieure que subit chaque ballon. Mais Google devra bientôt affronter une autre pression: celle qui s'exerce lorsque l'on veut faire de ce genre de loufoquerie de haut vol un véritable marché.

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