Истоки и будущее межпланетного интернета

 19.11.2016    космос , наука, space, Вселенная

В 1998 году DARPA начало финансировать группу учёных из Лаборатории реактивного движения NASA. Так появился проект межпланетного интернета (Interplanetary Internet, IPN), совместный проект NASA и Google для обеспечения сверхдальнего космического интернета. В его рамках был создан новый протокол для обмена данными — без необходимости передавать их напрямую на Землю: в цепочку включаются ближайшие зонды, способные сохранить информацию и отправить её дальше. Одним из создателей протокола стал Винтон Серф, «отец интернета» и вице-президент Google, разработавший стек протоколов TCP/IP. С 1998 года он работает с NASA над проектом IPN.

Идея межпланетного интернета

Из выступления Винтона Серфа в Институте «Стрелка» (Москва) в 2011 году следует, что идея IPN появилась в 2004 году, когда два космических аппарата совершили посадку на Марс. Марсоходы понадобилось связать с Землёй напрямую, но пропускная способность каналов оказалась слишком мала. Более того, длительное использование передатчиков перегревало аппараты. Поэтому учёные не могли получить данные. Затем одному инженеру пришло в голову, что на марсоходах есть второй, более скоростной передатчик, который не может отправлять данные напрямую на Землю. Аппараты перепрограммировали таким образом, чтобы информация сначала попадала на спутник на орбите Марса, затем на МКС, а потом — в оптимальный момент прохождения орбиты — на Землю. Так получилась система коммутации пакетов.



Наземный интернет не был приспособлен для космоса. Для наземного интернета отсутствие связи, приводящее к потере пакета данных, — отклонение от нормы, а для космоса — обычное дело. Космический аппарат может зайти в тень планеты или попасть под воздействие вспышек на Солнце, отчего связь исчезнет. Порой она пропадает надолго. Но в случае космоса потеря данных недопустима.

Чтобы решить эту задачу, создали Bundle protocol, который назвали DTN (Delay/Disruption Tolerant Networking). Если узел не смог передать пакет данных по назначению, то информация не удаляется, а сохраняется. Попытки передачи продолжаются, пока узел не свяжется с другим узлом и не отправит ему данные. Информация в любом случае доходит до получателя. 


Допустим, нам нужно передать кое-что с Плутона на Землю. Возможный путь такой: сначала на зонд около Марса, затем на зонд на орбите Луны, а после — на Землю. Если марсианский зонд получит данные, а связи с лунным аппаратом в это время не будет, то данные не потеряются, а сохранятся. Когда связь появится — информация будет успешно передана дальше. Этот способ позволит обеспечить всю Солнечную систему довольно быстрым интернетом. Сейчас сигнал до Плутона добирается за 4,5 часа, а до Марса — за 3—20 минут. 

Вначале можно при помощи DTN залить ПО для связи в уже запущенные космические аппараты. Ещё лучше — запустить специальные аппараты, позволяющие работать с данными по этой технологии. Они бы передавали информацию на большой скорости при помощи лазеров. Такие аппараты станут основой межпланетного интернета (в наземном интернете её роль играют оптоволоконные кабели, проходящие по суше и дну океана).

Основой для IPN мог бы стать Марсианский телекоммуникационный орбитальный аппарат NASA. Планировалось, что он будет главным центром связи для марсоходов и центром управления полетами на Земле. Запуск наметили на 2009-й, прибытие на орбиту Марса — на 2010-й, но миссию отменили из-за нехватки финансирования.


Автор: NASA/JPL — photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07500
commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=102953