Зв’язок на Марсі — що таке концепція міжпланетного інтернету

В 2013 році Вінт Серф, відомий як один із «батьків Інтернету», став першим лауреатом Премії королеви Єлизавети з інженерії. Все завдяки його баченню перенести Інтернет до Сонячної системи. В статті розглядаємо, в чому полягала концепція Міжпланетного інтернету.

З чого все почалося

Вінт Серф є співрозробником (разом з Бобом Каном) архітектури Інтернету. Зокрема протоколів зв’язку, які використовуються для комутації пакетів. На відміну від звичайного телефонного зв’язку, комутація мережі розрізняє повідомлення в «пакети», які подорожують незалежно через багато різних каналів. Щоб в результаті перетворитися в оригінальне повідомлення на іншому кінці.

Результатом співпраці Серфа та Кана за час роботи в Агентстві передових дослідницьких проєктів США став протокол TCP/IP (набір протоколів мережі Інтернет). Де перша частина TCP перевіряла наявність помилок, а друга IP — стосувалася доменів і місць призначення, тобто онлайн-адрес.

В липні 1997 році вчені успішно випустили марсохід Sojourner на Червону планету (Марс). Геній загорівся ідеєю — розширити доступ Інтернету до космосу. Адже до цього моменту в космічних місіях використовували лише радіозв'язок точка-точка. Тому вже навесні 1998 року зібрався з експертами Лабораторії реактивного руху в Каліфорнії для обговорення концепції міжпланетного Інтернету.

Що таке концепція міжпланетного інтернету

Задля проєкту вченим треба було подолати головну перешкоду — нівелювати астрономічну відстань, яка створювала затримку зв’язку між Землею та Марсом від 7 до 40 хвилин (в обидві сторони).

Для кращого розуміння наведемо приклад. В момент, коли Земля та Марс знаходяться найближче одна до одної на наших орбітах — між нами 56 млн км. Швидкість світла становить 299,3 тис. км/с. При цьому передача даних займе близько 3,2 хвилини до Марса і стільки ж назад. В момент, коли планети знаходяться найвіддаленіше один від одного — між нами 378 млн км, а це 20 хвилин в один бік і 40 в інший для передачі даних.

Крім цього планети постійно обертаються та рухаються, а тому здатні блокувати сигнали між космічним кораблем і космонавтами. У результаті вченим довелося розробити новий протокол, щоб боротися з переривами між шляхами зв’язку.

“Земні” протоколи TCP/IP працюють за наступною схемою — якщо зв’язок вздовж шляху розривається, маршрутизатор відкидає пакет і згодом надсилає його повторно. Проте мережі в космосі більш схильні до збоїв, що вимагало іншого підходу.

У 2003 році Серф і команда дослідників представили пакетні протоколи подібні до земного Інтернету, проте з іншим функціоналом. Ці пакети даних переміщуються від джерела до пункту призначення за допомогою маршрутизаторів, які змінюють напрямок, у якому ці дані переміщуються. Ця функція отримала назву Store-and-Forward. Вона дозволила пакетам переміщатися до місця призначення в один стрибок за раз, попри великі збої та затримки.

Першу успішну демонстрацію міжпланетного Інтернету здійснили на борту супутника UK-DMC1 Surrey Satellite Technology у 2003 році. Доречі його модель можна знайти в також в Лондоні, проте в галереї Музею науки.

Новий крок у розвитку космічного інтернету

Після цього міжпланетний Інтернет розвивався ще стрімкіше. У 2004 році марсоходи Spirit і Opportunity мали передати дані на Землю через мережу далекого космосу: три 70-метрові антени, встановлені в Австралії, Іспанії та Каліфорнії. Однак доступна швидкість передачі даних на каналі була 28kB/s, а тому проєкт не вдалося реалізувати. Адже, коли радіостанції ввімкнули, вони перегрілися.

Тому наступний прорив в розвитку космічного інтернету вдалося зробити одному з інженерів Лабораторії реактивного руху НАСА. Він використовував прототип програмного забезпечення для перепрограмування марсоходів на відстані. На базі нього він створив міжпланетне Інтернет-зʼєднання з учетверо вищою швидкістю та трьома основними вузлами – марсоходами, орбітальними апаратами та глибинною космічною мережею на Землі. Протокол між Землею та Міжнародною космічною станцією був успішно випробуваний на космічному кораблі Deep Impact EPOXI — який мав здійснити обліт іншої комети. І він працює і досі.

Серф впевнений, що протокол космічного інтернету буде корисний і на Землі. Наприклад, його можна використовувати для отримання даних із датчиків, які передають інформацію лише з перервами або для роботи з поганим мобільним зв’язком.