Стартира проект на НАСА за създаването на лунен интернет

Стартира проект на НАСА за създаването на лунен интернет

Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Време е Луната да се включи онлайн. НАСА пристъпи към реализацията на амбициозен проект за създаването на интернет връзка на естествения спътник на Земята, включително и на неговата обратна страна. По този начин ще бъдат положени основите на човешкото присъствие и обитаване на Луната, както и за колонизацията на Марс.

Към днешен ден на практика единственият начин да се управлява нещо на Луната е директният контрол от Земята.

„И до днес всички данни от Луната се изпращат директно към нашите наземни станции“ – споделя ръководителят на отдела за космически комуникации и изследвания на НАСА Дейвид Израел (David Israel).

Тъмната страна на Луната

Казаното от Дейвид Израел не е съвсем вярно, понеже китайският роувър Чанъе-4, който през 2019 година извърши първото в историята на човечеството меко кацане на обратната страна на Луната, след това започна да прехвърля данните към Земята с помощта на сателита ретранслатор Цюецяо. Нямаше по какъв друг начин събраните данни да бъдат изпратени на Земята, понеже самата Луна пречи на сигнала.

Връзката между лунната платформа и Земята се осъществи с помощта на сателита-ретранслатор Цюецяо. Сателитът се намира в хало орбита около точката на Лагранж L2 на системата Земя-Луна, която е на разстояние 65-80 хиляди км от повърхността на Луната. Сателитът разполага с една 4,2-метрова параболична антена.

На сателита е инсталиран и инструмента NCFE (Netherlands-China Low-Frequency Explorer). С негова помощ се търсят нискочестотните сигнали на ранната Вселена. Наличен е и лазерен далекомер за измерване на разстоянията до Луната. Оптичните камери на Цюецяо направиха няколко снимки, които бяха изпратени на Земята. На тях се вижда нашата планета и обратната страна на Луната, покрита с кратери, лунни езера и морета.

Проблемът с връзката засяга не само обратната страна на Луната, която никога не е обърната към Земята. Дори и на по-близката към нас страна, кратерите и пещерите нарушават пряката видимост, а на всички лунни мисии е необходима надеждна връзка с Луната, за да се обменят данни, да се извършва корекция на курса и т.н.

Да напомним, че след цели 50 години НАСА възнамерява да се завърне на Луната, а Русия и Китай работят върху проект за изграждането на лунна станция. За нормалната работа на хората и оборудването е задължително да има добре работеща комуникационна система. Като се има предвид какъв ще бъде броят на бъдещите най-различни лунни роувъри, сонди и сензори, можем да кажем, че това ще бъде една затворена лунна комуникационна мрежа, която специалистите нарекоха LunaNet.

Планът на НАСА е разгръщането на свързани помежду си лунни интернет сателити, към които да бъдат добавени различните наземни мобилни и стационарни ретранслатори. При това, сондите в лунна орбита ще могат да изпълняват всички задачи по PNT (positioning, navigation, and timing), което е лунният аналог на земния GPS, благодарение на което винаги ще се знае точното местоположение и времето на Луната.

Засега никой не възнамерява да изгражда лунен Starlink, но в бъдеще броят сателити около спътника на Земята непрекъснато ще расте и един от основните аспекти на LunaNet е всичко да бъде модулно и лунната сателитна мрежа да може лесно и бързо да се разширява.

Израел дава пример със земните клетъчни мрежи: в началото те обхващаха само големите градове, но бързо се развиха и в наши дни дори и в най-затънтените села има мобилна интернет връзка.

Подобно на нашия интернет, който в началото възниква като локална мрежа между американските университети и постепенно се разпростира в целия свят, LunaNet по същия начин в началото ще бъде само един научен проект. Но стандартите за него вече се разработват от Междуведомствената консултативна група по операции (IOAG) и Консултативен комитет за системи за космически данни (CCSDS), в които участват всички основни космически агенции на различните държави.

Израел е на мнение, че LunaNet бързо ще стане търговски проект. Според него, колкото повече доставчици на онлайн услуги се появят на Луната, толкова по-добре ще бъде за всички.

„Ние трябва да сме сигурни, че в крайна сметка този проект няма да остане само с един голям провайдър, който притежава всички патенти и всеки, който изпраща каквото и да било на Луната,  да се наложи да купува устройствата само на тази компания“.

В предварителна документация на НАСА се казва, че LunaNet се базира на стандарти и споразумения, които осигуряват безпроблемното взаимодействие между доставчиците на услуги и потребителите на услуги. В резултат от това нито една организация не може да притежава LunaNet. Самата LunaNet общност включва държавни, търговски и академични организации, като в крайна сметка ще могат да участват и частни лица.

Първият Лунен провайдър

Формално той вече съществува. През месец октомври миналата година Nokia сключи договор за разгръщане на 4G мрежа на Луната, което трябва да стане към края на 2022 година. Това е проект с цена $14,1 милиона, който предвижда създаването на мрежа, аналогична на мобилните мрежи на Земята, които се използват от различните телекомуникационни компании. Идеята е да се провери, дали тази технология ще работи така добре и на Луната.

Вицепрезидентът на Nokia Bell Labs и ръководител на този проект Тери Клайн сподели, че основната задача е транспортирането на оборудването за изграждане на първата базова станция. Тя ще има модулна конструкция, ще бъде изградена бързо, след което от модула за кацане ще излезе роувър, който ще играе ролята на потребител със смартфон на повърхността на Луната.

„Клетъчната връзка ще се поддържа между този луноход и първата базова станция, а ние ще наблюдаваме и изследваме възможността за поддържане на устойчива връзка както на малки разстояния – от 1 до 300 метра, така и на по-дълги дистанции в рамките на два-три километра“ – каза Тери Клайн.

Засега отделните детайли на тази мисия все още се обмислят, но Клайн е уверен, че всичко ще работи без каквито и да било проблеми. Той допълва, че неговата компания от няколко години работи върху това оборудване и има прототипи, един от който вече е тестван в космоса в условия подобни на лунните.

„Ние намерихме място и на Земята, което много прилича на лунния ландшафт. Това е остров Фуертевентура в Испания. В този регион ние настроихме нашата система точно по същия начин, както това ще бъде направено на Луната. Ако тестовете на Nokia се окажат успешни, то обикновените 4G мрежи силно ще помогнат в развитието на LunaNet. Ако сте астронавт, пътешестваш по повърхността на Луната, ще можете да получите достъп до мрежата LunaNet с помощта на лунния еквивалент на смартфон чрез базова станция на Nokia“ – каза още Израел.

Но разлики със земната връзка все пак ще има. Част от комуникациите на тази лунна система най-вероятно ще се осъществява с използването на стандартните TCP/IP протоколи. Но едва ли този сигнал ще се използва за връзка със Земята, понеже има големи загуби и огромна латентност.

Да напомним, че мрежовата структура на Земята е проектирана да бъде статична. Центровете за обработка на данни, подводните кабели и базовите станции за клетъчните мрежи винаги си остават на едно и също място. От друга страна, LunaNet трябва да бъде разработена по такъв начин, че да осигурява надеждна връзка на космическите апарати, които се движат с най-различна скорост – от километри в секунда за сателитите и до метри в секунда за астронавтите.

Надеждният интернет

Условията на Луната са много по-сурови в сравнение с тези на Земята, като освен това тази комуникационна система няма да бъде статична. Ето защо LunaNet ще се базира на протокола DTN (disruption tolerant networking) – устойчивият на прекъсване протокол, който използва механизъм за междинно записване на информацията заедно с автоматично повторно подаване на данните, за да се гарантира, че информацията със сигурност ще пристигне до местоназначението.

НАСА започна разработването на този протокол още през 1998 година с цел създаването на междупланетен интернет и той е много подходящ за LunaNet. Освен това, след неговото тестване в лунни условия, той ще може да се използва и за създаването на марсианския интернет. Според учените, устойчивата връзка между бъдещите заселници на Червената планета и Земята ще има решаващо значение за тяхната работа и оцеляване.

Но при случая с Марс забавянето на сигнала ще пречи много. Ако след около двадесетина години се отправите на пътешествие до Луната, без особени проблеми ще можете да изпращате и получавате електронни писма и да сърфирате в уеб пространството. Възможни са и телефонни разговори, които няма да са особено приятни, поради латентността от няколко секунди.

Но в случая с Марс забавянето достига до няколко минути, понеже допълнителното буфериране от страна на DTN протокола добавя допълнителна латентност, за да се гарантира че няма да има загуба на информация. Ето защо на Червената планета не може да се мине без локална марсианска мрежа. И да, на тази планета ще са необходими собствени центрове за обработка на данните и съответните марсиански онлайн услуги, с които сме свикнали на Земята. Разбира се, това ще стане в едно по-далечно бъдеще. Но преди да осигурим надеждна връзка с Марс, Венера и дори астероидите, първоначално трябва да се съсредоточим върху нашия най-близък космически съсед, което би било един сериозен подвиг.

Интересно е, че ако успеем да изградим интернет връзка с обратната страна на Луната, то това ще ни помогне да изследваме космоса далеч извън пределите на нашата Слънчева система, понеже поставените там телескопи ще бъдат надеждно защитени от земния шум. На обратната страна на Луната няма електроника и тя винаги е била мечтата на радиоастрономите. Целият шум, който идва от Земята ще бъде надеждно спрян и блокиран от лунните скали и плясъци.

LunaNet ще помогне и в стандартизацията на връзката между различните космически агенции. Израел отбелязва, че до 1990-те години програмистите индивидуално са решавали, по какъв начин да става обменът на данните между компютрите за съвместното изпълнение на различните алгоритми и задачи. Но след появата на интернет, проблемът с връзката се решава и разработчиците са получили възможност да се занимават с нещо по-полезно и креативно.

Основната идея на проекта LunaNet е да се изгради лунна мрежа, която да бъде също толкова полезна, както интернет мрежата за Земята. Когато тази мрежа започна да работи, тя ще даде възможност на учените и специалистите да осъществяват мисии, които към днешен ден изглеждат чиста фантастика.



Източник: www.kaldata.com


Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •