Lepší síť pro vesmír

Po navržení síťových protokolů, které spustily internet, Přišel jelen nyní chce umístit stejný druh robustní komunikační sítě do vesmíru. V současnosti astronauti a robotické kosmické lodě komunikují se Zemí pomocí dvoubodových rádiových spojení a komunikačních schémat, která jsou přizpůsobena téměř každé nové misi. To brzdí interoperabilitu a změnu účelu komunikačního vybavení a se zvyšujícím se počtem a složitostí misí to bude jen problematičtější.

Síťový prostor: Vint Cerf, spolutvůrce internetu a viceprezident společnosti Google, navrhuje protokoly pro robustní vesmírnou komunikační síť po vzoru pozemského internetu. Cerf pracuje s týmem v Jet Propulsion Laboratory NASA (kde je také hostujícím vědcem) a v MITER Corporation se sídlem ve Washingtonu, DC.

Cerf, který je viceprezidentem a hlavním internetovým evangelistem společnosti Google, spolupracuje s týmem v laboratoři Jet Propulsion Laboratory NASA ( JPL ), kde je také hostujícím vědcem, a na Společnost MITER , se sídlem ve Washingtonu, DC, aby navrhla a implementovala nové revoluční schéma vesmírné komunikace. Projekt nazvaný Meziplanetární internet bude testován na palubě Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) v roce 2009 a Cerf doufá, že do roku 2010 budou navrženy nové vesmírné mise, které budou využívat protokoly.

Nakonec by tato síť mohla propojit pilotované a robotické kosmické lodě a vytvořit tak páteř komunikačního systému, který dosáhne napříč sluneční soustavou.

Recenze technologie Brittany Sauser zastihla Cerfa, aby prodiskutovala podrobnosti projektu.

Recenze technologie : Jaký je účel meziplanetárního internetu?

Přišel jelen :Projekt začal před 10 lety jako pokus zjistit, jaké technické síťové standardy by byly užitečné pro podporu meziplanetární komunikace. Mějte na paměti, že od 60. let 20. století létáme s robotickým zařízením na vnitřní a vnější planety, asteroidy, komety a podobně. Byli jsme schopni komunikovat s těmito robotickými zařízeními as pilotovanými misemi pomocí radiové komunikace point-to-point. Ve skutečnosti jsme pro mnoho z těchto misí použili vyhrazený komunikační systém nazvaný Deep Space Network ( DSN ), postavený JPL v roce 1964.

Jedním z problémů vesmírné komunikace však bylo omezené používání standardů. Když vypustíme kosmickou loď s unikátní sadou senzorů na palubě, často skončíme psaním speciálního komunikačního a aplikačního softwaru, který je přizpůsoben senzorovým systémům a manipulátorům této kosmické lodi. V internetovém světě používáme standardy nazývané sada protokolů TCP/IP – přepínání paketů a metody ukládání a předávání – abychom umožnili spoustě různých zařízení, miliardám věcí, vzájemně kompatibilně komunikovat. Tým se rozhodl vyvinout sadu protokolů, které by nám umožnily mít takovou flexibilitu sítě ve vesmíru, jakou máme na Zemi. Projekt Interplanetary Internet je primárně o vývoji sady komunikačních standardů a technických specifikací pro podporu bohaté sítě ve vesmírných prostředích.

DĚTI :Jaké jsou výzvy při budování takové sítě ve vesmíru?

U :Začali jsme prací na sadě protokolů, které by se mohly zabývat dvěma velmi důležitými vlastnostmi vesmírné komunikace. První je zpoždění. Vzdálenosti mezi planetami jsou velmi velké. Když jsou například Země a Mars nejblíže u sebe, stále trvá 3,5 minuty, než se rádiový signál pohybující se rychlostí světla rozšíří. Kdybych byl na Marsu a vy na Zemi, trvalo by přinejlepším sedm minut, než byste slyšeli odpověď. Když jsou Země a Mars od sebe nejdále, zpáteční cesta trvá 40 minut! Důvod, proč můžeme na Zemi tak snadno mluvit tam a zpět, je ten, že doby šíření jsou ve srovnání s tím velmi krátké.

Dalším problémem je, že planety a jejich satelity jsou v pohybu a většina z nich rotuje. Rotace planet znamená, že pokud mluvíte s něčím, co je na povrchu planety, může se to otočit mimo zorný úhel, takže s tím už nemůžete mluvit, dokud se zařízení na povrchu znovu neotočí do pohledu. Totéž by se dalo říci o některých družicích na oběžné dráze. Musíte vyvinout protokoly, které se vypořádají s tím, že nemůžete vždy komunikovat s druhou stranou: komunikace je jak zpožděná, tak i potenciálně narušená. To je to, co jsme navrhli: síťový systém odolný vůči zpoždění a narušení [DTN]. Umožní nám to efektivněji udržovat komunikaci a získávat mnohem více dat, protože k přenosu dat nemusíme být v přímé linii s konečným příjemcem. Nové protokoly budou navrženy tak, aby sloužily jako potenciální mezinárodní standard pro vesmírné sítě.

DĚTI :Jak tento nový protokol, síťový systém odolný vůči zpoždění a narušení, funguje?

U : Používáme metody ukládání a předávání [směrování informací přes hostitele, kteří je uchovávají, dokud není možné navázat komunikační spojení] podobné návrhu TCP/IP, abychom splnili požadavky na prostorovou komunikaci. Ale náš nový svazkový protokol je založen na principech DTN. Musíme se vyrovnat se skutečností, že v systému existuje opravdu vysoký potenciál zpoždění a narušení. Například Pluto je daleko, v řádu tří až pěti miliard mil a asi 12 hodin zpátečního času. Použití protokolu DTN bundle nám umožňuje navrhovat složitější konfigurace misí zahrnující mnoho zařízení na povrchu planet a na oběžné dráze kolem nich. Na Marsu jsou například čtyři orbitery a tři přistávající a funkční kosmické lodě. Očekáváme, že budeme moci používat standardní protokoly TCP/IP na povrchu planet a uvnitř kosmických lodí, ale pro meziplanetární dálkovou komunikaci budeme používat protokoly DTN.

DĚTI : Bude to vyžadovat umístění nové infrastruktury do vesmíru?

U : Odpověď je ano i ne. Například kosmická loď Deep Impact [nyní nazývaná EPOXI] je již na oběžné dráze kolem Slunce. Byl použit k vypuštění sondy do komety, aby prozkoumala její nitro. EPOXI je dočasně přepracováno k testování nových DTN protokolů. Kosmická loď má zpracování, paměť, rádiové vybavení a solární panely pro napájení, takže nemusíme instalovat nový hardware. Musíme jen nahrát nový software. Máme štěstí, že zatím nemusíme nasazovat žádné nové zařízení, ale protokoly DTN se nakonec musí objevit v poměrně značném počtu zařízení v systému, aby se vytvořila síť, která může sloužit potřebám vesmírné komunikace. Některé specializované kosmické lodě by se mohly stát směrovači typu store-and-forward. Pokaždé, když je spuštěna nová mise pomocí standardního protokolu svazku, lze prostředky předchozí mise, které jsou stále v provozu, použít k podpoře komunikačních požadavků nové mise. Doufáme, že tímto způsobem vytvoříme jakousi meziplanetární páteřní síť.

DĚTI : Jak řešíte bezpečnostní problémy?

U : Existují obavy o bezpečnost a my jsme byli velmi opatrní, abychom zabudovali obranu do základního návrhu. Každý uzel s vědomím svazku ověří identitu všech ostatních uzlů, se kterými komunikuje, a odmítne předávat data z uzlů, které nerozpozná. Budeme používat silné autentizační metody, metody kryptografické komunikace, abychom zajistili, že strany, které využívají zdroje, jsou k tomu oprávněny.

DĚTI : Jaká je největší výhoda budování nových protokolů pro vesmírnou komunikaci?

U : Důležitou součástí je, že máme standardizované protokoly, které umožní propojení různých kosmických lodí vypuštěných všemi vesmírnými národy. Postupem času, jak jsou zahajovány nové mise, si začnete budovat páteřní schopnosti. Pokaždé, když založíte novou misi, v podstatě vytvoříte další potenciální uzel v síti. Naší nadějí je v blízké budoucnosti začít umisťovat aplikace DTN/balíček protokolů na internet a také je umístit na Mezinárodní vesmírnou stanici k testování. Nakonec doufáme, že tato schopnost bude běžet neustále, a poté, až budou pomocí těchto standardních protokolů zahájeny nové mise do hlubokého vesmíru, stanou se součástí meziplanetárního komunikačního systému.

skrýt