Сколько идет радиосигнал от земли до луны

Сколько идет радиосигнал от земли до луны

Есть Идея!

Дотянем Интернет до Луны!

Каждый гражданин Интернета должен иметь право вождения настоящего лунохода по настоящей Луне в реальном времени!

Суть идеи

Я думаю, что эта идея не требует долгих пояснений — заголовок говорит сам за себя. После огромного успеха на интернете картинок в реальном времени из самых различных географических точек земного шара с возможностью управлять поворотом камеры и трансфокатором объектива, после подключения к интернету настоящего телескопа, который можно навести на желаемое небесное тело и наблюдать его в реальном времени, после того, как была высказана идея напрямую подавать на интернет картинки с искусственных спутников Земли, кто-то раньше или позже неизбежно должен был предложить доставить на Луну луноход, управляемый пользователями интернета в реальном времени. Что я и делаю.

Что такое Луноход с точки зрения оператора?

Небольшое отступление для тех, кто слишком молод, чтобы помнить что представлял из себя советский Луноход-1, доставленный на Луну в 1971 году — первый в истории самоходный робот на Луне, управлявшийся операторами с Земли. Эта машина, намного опередившая свое время, была словно специально сделана для того, чтобы ею управляли через интернет (которого тогда, разумеется, не было даже в проекте). Дело в том, что большое расстояние от Луны до Земли не позволяло передавать качественный телевизионный сигнал — сигнал был очень узкополосным, полоса пропускания была приблизительно такой же как у модема подключенного к коммутируемой телефонной линии не очень хорошего качества. (Сегодня качество телевизионной картинки можно было бы значительно улучшить используя цифровую компрессию сигнала). Но даже при тогдашнем качестве картинки операторы Лунохода ухитрялись водить его по Луне со скоростью иногда превышавшей скорость земного пешехода. И это несмотря на задержку в три секунды между их действиями и обратной связью от телекамер Лунохода — радиоволны идут от Земли до Луны полторы секунды, и столько же обратно. Иными словами, водители Лунохода, которые тогда сидели на Земле в центре дальней космической связи, сегодня могли бы сидеть у себя дома в любой точке земного шара и управлять Луноходом через Интернет по обычной телефонной линии посредственного качества — это существенно не отразилось бы ни на качестве картинки, ни на времени задержки в контуре управления.

Почему именно Луна, а не Марс?

Из-за малой задержки сигнала. Как показал опыт Лунохода, с задержкой в 3 секунды машину еще можно водить с Земли. Но когда время задержки измеряется минутами, как в случае Марса, машина заведомо может быть только автономной, с элементами искусственного интеллекта — как американский марсоход Sojourner, доставленный на Марс в 1997 году автоматической межпланетной станцией Pathfinder.

Сколько это будет стоить?

Если я не ошибаюсь (если ошибаюсь поправьте меня), коммерческая стоимость запуска к Луне такой тяжелой машины, какой был исторический Луноход, на сегодняшний день лежит где-то в пределах от 50 до 100 миллионов долларов. Стоимость самого выводимого космического аппарата обычно (в большинстве коммерческих запусков) в два-три раза превышает стоимость запуска. Но с Луноходом случай особый — не исключено, что с тех времен остались какие-либо неиспользованные Луноходы и их нужно лишь обновить и доработать. Кроме того, стоимость труда наших работников космической отрасли значительно ниже такого же труда их зарубежных коллег — а это означает значительное снижение стоимости космического аппарата.

Но можно подойти к этому и с другой стороны. Зачем запускать старый и тяжелый Луноход, разработанный в 1960-е годы, еще до появления интегральных микросхем, когда современная микроэлектроника позволяет значительно уменьшить его размеры и вес? Конечно в этом случае доработки будут гораздо существенней, и стоимость космического аппарата (т.е. самого лунохода) возрастет, но зато можно будет сэкономить на средствах запуска — более легкий космический аппарат может быть запущен более легкой и дешевой космической ракетой.

Итак, порядок стоимости этого проекта — 100 миллионов долларов. А уж на какой множитель надо будет это умножить, чтобы получить точную цифру, можно будет выяснить только в ходе сравнительного экономического анализа различных вариантов с различным объемом доработок и конечного веса Лунохода.

Кто за все это заплатит?

Реклама. В 1997 году сайт НАСА, на котором выставлялись фотографии передаваемые с Марса автоматической станцией Pathfinder побил все рекорды посещаемости. При этом картинки выставлялись отнюдь не в реальном времени, и разумеется не было и речи о том, чтобы дать посетителям возможность поводить марсоход. Терялись самые драгоценные качества Интернета -эффект присутствия и интерактивность. И тем не менее, рекордная посещаемость.

Теперь представьте себе, что будет твориться на сайте, где можно будет увидеть поверхность Луны такой, какой она была всего лишь полторы секунды назад, и более того, где у Вас будет шанс самому поводить машину, на самом деле находящуюся на поверхности другого небесного тела?

Разумеется, реклама на таком сайте должна будет стоить очень дорого. Смогут ли доходы от рекламы покрыть расходы на осуществление этого проекта? Скажу честно — не знаю. Если кто-нибудь из Вас, дорогие читатели, имеет хоть какое-нибудь представление о том, каков может быть ответ на этот вопрос — пожалуйста, напишите мне.

Что нужно сделать, чтобы не побили машину?

Теперь о технической стороне дела. При доработке Лунохода прежде всего потребуется позаботиться о том, чтобы неумелые водители (или просто хулиганы) не попортили машину. Необходимо будет ввести блокировки как на самом Луноходе, так и в программном обеспечении сайта, обеспечивающего доступ к луноходу (т.е. ограничить допустимую скорость, угол наклона, ввести в конструкцию лунохода радар, который автоматически останавливал бы машину если бы на пути попалась слишком большая яма или камень, и т.п.)

Что делать с очередями желающих поводить Луноход?

Разумеется, при большом наплыве посетителей на сайт, далеко не каждый и далеко не сразу сможет получить шанс поводить луноход. Время вождения, предоставляемое одному посетителю должно быть ограничено (например, одной минутой). Но если к сайту одновременно подключились, скажем, тысяча посетителей, живая очередь проблемы не решит. По видимому, придется проводить лоторею на право вождения. Тем кому не повезло, придется ограничиться созерцанием «живой» телевизионной картинки с Луны, что тоже не так уж плохо. Или же, в ожидании своего выигрыша в лоторею они смогут потренироваться в вождении Лунохода на тренажере, расположенном на этом же сайте. Особо отличившимся на тренажере можно будет разрешить поводить настоящий Луноход в качестве приза. Кроме того, предварительное обучение на тренажере помогает частично решить вышеупомянутую проблему неумелого водителя. В любом случае, на сайте постоянно будет толкаться огромное количество посетителей (что очень важно для рекламодателей), в надежде либо выиграть право на вождение Лунохода в лоторею, либо получить это право в качестве приза на тренажере, либо просто разглядывающих «живую» телевизионную картинку с Луны.

Какое доменное имя дать Луноходу?

Конечно, хорошо было бы дать ему доменное имя происходящее от слова MOON (Луна). К сожалению, домен .mn уже принадлежит Монголии, а .mo — Макау. Тогда, может быть, .ln? (От слова «lunar» — «лунный»).

Для чего вообще все это нужно?

Отечественная космическая промышленность переживает сейчас тяжелые времена. И если организации занимающиеся изготовлением ракет еще могут выжить за счет коммерческих запусков спутников связи (это становится все более выгодным бизнесом — спасибо Интернету, во много раз увеличившему потребность в каналах связи между континентами), то организации, создающие космические аппараты для исследования планет находятся на грани вымирания. А сохранить их, вместе с их уникальным опытом, совершенно необходимо — в ближайшие десять — двадцать лет их опыт может понадобиться не только для науки, но и для промышленности. Как только физикам удастся построить первую термоядерную электростанцию, Луна превратится в очень привлекательный источник экологически чистого топлива для нее — изотопа гелия-3, практически отсутствующего на Земле. Не случайно сейчас такой большой интерес к советскому опыту исследований Луны с помощью космических аппаратов проявляют японцы — великими промышленными державами 21 века смогут стать только те страны, которые будут иметь доступ к безграничным ресурсам космического пространства. Времена когда космонавтика была лишь пропагандисткой игрушкой правительств уходят в прошлое. Уже сегодня запуски спутников Земли — это очень большой бизнес, в котором ежегодно делаются многие десятки миллиардов долларов в год, завтра еще более большим бизнесом станет промышленное освоение Луны. Особенно ясно это стало после недавнего открытия на Луне залежей льда (т.е. H2O — соединения кислорода с водородом) — теперь ясно, что путешественникам не нужно брать с собой с Земли на Луну больших запасов ни кислорода для дыхания, ни воды для питья, ни кислородно-водородного топлива для ракет — на Луне все это уже есть, а значит освоение Луны становится в десятки раз дешевле и привлекательнее.

Но это в будущем. А пока что нашим создателям аппаратов для исследования планет приходится очень туго. И было бы очень неплохо придумать для них какой-нибудь проект, чтобы инженеры и конструкторы по крайней мере не теряли своих профессиональных навыков, а может быть даже и приумножили их. И почему бы не заставить оплатить такой проект спонсоров-рекламодателей — по крайней мере в этом случае «рекламные» деньги не будут выброшены на ветер (как это чаще всего происходит)?

Как это осуществить?

Пока не знаю. Осуществление такого проекта потребует гигантской организаторской работы. Если предположить, что отдельные спонсоры захотят вложить в такой рекламный проект ну, скажем, не более ста тысяч долларов каждый, то это значит, что для осуществления такого проекта потребуется не менее тысячи спонсоров.

Сам я не обладаю организаторскими способностями. Как и в случае остальных идей помещенных в рубрике «Есть идея!», я всего лишь высказываю идею в надежде, что может быть найдется такой организатор-предприниматель, который готов будет взвалить на себя эту работу. Просто меня давно (с того дня в 1991 году, когда провалилась перестройка) занимает вопрос: если можно было изменить жизнь к худшему, распространяя деструктивные идеи, то нельзя ли изменить ее к лучшему, распространяя идеи конструктивные? Поэтому я выпускаю в свет еще одну идею — а вдруг она встретит на своем пути человека, способного ее осуществить?

Если у Вас есть какие-то дополнительные соображения и идеи (например, как облегчить эту задачу) — пишите, я могу поместить их в виде дополнения к этому материалу. Может быть, всем миром мы сможем убедить предпринимателей, что идея эта реально осуществима.

Жду Ваших писем,

Радиосвязь с использованием отражения от Луны

В последние годы развивается новый вид радиосвязи, использующий эффект отражения радиоволн от поверхности Луны. Этот вид радиосвязи привлекает все большее количество энтузиастов.

Для реализации данного вида радиосвязи требуется более совершенная аппаратура. Так, например, для радиосвязи в диапазоне 144 МГц требуются приемники с уровнем шумов не более 2 дБ, а для диапазона 432 МГц — не более 4 дБ; мощность передатчика достигает 500. 1000 Вт. Узкополосная радиосвязь требует использования в приемнике малошумящих входных устройств, а также стабильных кварцевых фильтров.

Очень серьезные требования предъявляются в данном случае и к антенным устройствам. Наиболее часто используется параболическая антенна, диаметр которой составляет 4. 10 м, а также многоэлементная антенна типа «волновой канал», число элементов в которой достигает несколько сотен. Кроме того, антенна должна быть постоянно ориентирована на Луну, что требует применения системы автоматической ориентации диаграммы излучения антенны.

Приведем основную информацию, касающуюся использования поверхности Луны в качестве пассивного ретранслятора.

1. Луна — естественный спутник Земли. Ее диаметр составляет 3476 км, среднее расстояние от Земли — 384 900 км. Угловой диаметр Луны при наблюдении с Земли равен 33′. Луна движется вокруг Земли в направлении с запада на восток с угловой скоростью 12. 13° в сутки, возвращаясь в то же самое положение относительно Земли и Солнца спустя один лунный месяц, что составляет 29,53 средних солнечных суток. Орбита Луны наклонена к плоскости орбиты Земли под углом 5°9′. В связи с наклоном оси Земли относительно плоскости ее орбиты на 27°27′ Луна с территории Польши видна под углами от 11,5° до 68,5° (географическая широта Польши около 50°). Точное угловое положение Луны относительно любой точки на Земле приведено в астрономических ежегодниках.
2. Поверхность Луны обладает коэффициентом отражения для радиоволн ρ = 0,1 . Эффективная отражающая поверхность Луны представляет собой круг диаметром 340 км, который расположен на ближайшей к Земле части поверхности Луны.
3. Луна повернута к Земле одной и той же стороной. Однако из-за явления либрации мы видим несколько большую, чем половина, часть поверхности Луны.
4. В результате либрации положение наиболее эффективно отражающей области на поверхности Луны постоянно меняется, что приводит к переменному во времени процессу интерференции отраженных волн. Это, в свою очередь, приводит к флуктуации (на 4—5 дБ) уровня отраженного от поверхности Луны и принятого на Земле радиосигнала. Указанной флуктуации сигнал подвержен приблизительно в течение 50% времени. Уровень флуктуации сигнала уменьшается до нуля лишь в крайне небольшие интервалы времени (несколько секунд), соответствующие моментам, когда направление либрации изменяется на противоположное.
5. Разница в расстояниях от центра наиболее эффективной части отражающей поверхности Луны до Земли и от ее периферийной части до Земли составляет около 8 км, что соответствует времени распространения радиоволны τ ≈ 100 мкс . Это обстоятельство приводит к деформации фронта отраженной от поверхности Луны волны, которая обусловлена отражением от областей, расположенных на различных расстояниях (рис. 4.30а). Деформация фронта ограничивает полосу модуляции передатчика, сужая ее до 10 кГц (рис. 4.30б).

Волна, падающая на поверхность Луны, при отражении изменяет фазу. Поэтому при использовании волны с круговой поляризацией необходимо учитывать, что после отражения направление вращения поляризованной полны меняется на обратное. Это, в свою очередь, требует применения специальных поляризационных устройств в передающем и приемном каналах используемой антенны.

Проявление эффекта Доплера в отраженном сигнале обязано явлению либрации Луны. Следует особо отметить, что знак изменения частоты при отражении от двух противоположных сторон Луны различен. Это приводит к расширению спектра принимаемого отраженного сигнала. В диапазоне 144 МГц доплеровский сдвиг достигает ±2 Гц, в диапазоне 432 МГц — ±6 Гц, а в диапазоне 1296 МГц — ±18 Гц. Если учесть, что полоса приемника составляет всего 50 Гц, то становится ясным, что влияние рассматриваемого эффекта весьма существенное (рис. 4.30в).

Время распространения сигнала от Земли до Луны и обратно составляет 2,56 с. За это время можно осуществить ручную коммутацию антенны с передающего режима на приемный и обратно.

Сигнал при радиосвязи с использованием отражения от поверхности Луны дважды проходит через земную атмосферу, т. е. дважды преломляется в тропосфере и ионосфере Земли. При малых угломестных положениях Луны сигнал даже при нормальном состоянии атмосферы подвергается рефракции: в тропосфере до 1°, а в ионосфере до 0,5° (точное значение угла преломления зависит от частоты). При аномальных состояниях атмосферы приведенные значения углов преломления могут быть превышены. В последнем случае может возникнуть такая ситуация, когда излучение с Земли проходит мимо Луны, а при высоком расположении слоя Е ионосферы вообще не покидает поверхности Земли. Поэтому использование остронаправленных антенн диктует необходимость специальных мер, направленных на то, чтобы «не потерять» Луну (см. рис. 4.30).

Радиоволна, проходя атмосферу Земли, испытывает влияние эффекта Доплера: на частоте 144 МГц доплеровское изменение частоты составляет 14 Гц, а на частоте 432 МГц — 3 Гц. Точное значение доплеровского сдвига определяется как угломестной ориентацией направления излучения антенны, так и свойствами атмосферы (главным образом, тропосферы). Само собой разумеется, что и отраженная от поверхности Луны волна подвержена влиянию эффекта Доплера. Однако надо иметь в виду, что во втором случае знак изменения частоты противоположен знаку изменения частоты, вызванного влиянием атмосферы Земли. Поэтому не исключено возникновение ситуации, когда результирующий частотный сдвиг будет равен нулю.

Радиоволна, проходящая ионосферу, под действием магнитного поля Земли изменяет плоскость поляризации (эффект Фарадея). Поворот плоскости поляризации зависит от длины пути в ионосфере, т. е. от угломестного положения Луны, а также от квадрата частоты (рис. 4.31). Например, для f = 144 МГц при низком положении Луны ( α = 10° ) поворот плоскости поляризации равен 3360°, т. е. составляет девять полных оборотов и плюс еще 120°. Поворот плоскости поляризации для частоты f = 1296 МГц составляет 41,5°. Еще раз подчеркнем, что этот параметр сильно зависит от условий распространения в ионосфере, которые, как уже известно, подвержены цикличным изменениям в пределах суток. Анализируемый эффект необходимо учитывать при проектировании антенных устройств для линий радиосвязи, использующих отражение от Луны. Так, например, при использовании обеих антенн с линейной поляризацией пренебрежение эффектом Фарадея может привести к существенному снижению уровня сигнала. Если применить хотя бы одну антенну с регулируемой ориентацией поляризации (например, приемную антенну), то можно получить ощутимый выигрыш в уровне принимаемого сигнала. Именно по этой причине на таких линиях радиосвязи используются антенны с круговой поляризацией, так как радиоволна с круговой поляризацией не подвержена влиянию эффекта Фарадея. Можно принять комбинированное решение: одна антенна с круговой поляризацией, а другая с линейной. Эта комбинация позволяет устранить вредное влияние эффекта Фарадея, однако при этом, естественно, уровень принимаемого сигнала уменьшается на 3 дБ.

• Распространение с помощью отражения от северного сияния
• Вверх
• 4.4. Энергетический баланс линий радиосвязи

• VKontakte
• Facebook
• Google+
• Twitter

70 лет назад на Земле впервые приняли отраженный от Луны радиосигнал

Современные технологии превосходят мечты и представления о текущем дне наших предков. Люди без проблем общаются друг с другом, даже если живут по разные стороны земного шара. NASA планирует пилотируемую экспедицию на Марс, ESA — на Луну. В космосе и на других планетах работает довольно много различных аппаратов.

С этими аппаратами поддерживается устойчивая связь, даже New Horizons передает большое количество информации, находясь от Земли в миллиардах километров. В 40-х годах прошлого века все это еще было невозможным, но первые шаги ученые уже делали. Так, 10 января 1946 года специалисты из США зафиксировали первый отраженный от поверхности Луны земной радиосигнал. В 11:58 по местному времени (Нью Джерси) был отправлен такой сигнал, и через 2,5 секунды его отражение зарегистрировали на Земле.

Слева — регистрация отправленного сигнала, справа — регистрация его отражения от поверхности Луны

Эксперимент был проведен в рамках Project Diana, название проект получил в честь Дианы, богини Луны. По мнению некоторых современных специалистов, сам проект и его результаты ознаменовали собой начало американской космической программы. Это был краеугольный камень, стартовая площадка для космических коммуникаций и современной радиоастрономии.

Несмотря на интересный результат, участники проекта и думать не думали, что все это является началом космической программы или первыми шагами программы высадки человека на Луну. Основная задача проекта была выяснить, может ли Луна отразить радиосигнал. Ни больше, ни меньше. В то время люди не думали о высадке на Луну.

Сейчас подобные технологии используются для изучения отдаленных планет и управления большим количеством космических аппаратов. Кроме того, именно благодаря этой технологии ученые смогли определить расстояние до Луны с точностью до миллиметра. Project Diana был одним из наиболее малозначительных проектов для своих современников. Но, как оказалось, именно он открыл небо для землян.

• История IT
• Научно-популярное
• Космонавтика

Межпланетный интернет

Космическая экспансия продолжается. До 2030 года более полдесятка стран планируют осуществить пилотируемые миссии к Луне. Ведётся подготовка к высадке человека на Марс. Уже к концу этого века наверняка на Луне будет построена постоянно действующая научная станция, а может, и жилая колония. В следующем веке человечество вполне может масштабно расселиться на Луну и Марс. Но как быть с тем, что так крепко связывает нас всех — с интернетом? Возможно ли объединить несколько планет в единую глобальную сеть? Под катом — симбиоз реальных достижений и авторской фантазии с элементами космонавтики, астрофизики и сетевых технологий.

Немного теории

Идея этого поста возникла из дружеской дискуссии на тему: можно ли исчерпать адреса IPv6, если они начнут использоваться на всём от компьютеров до холодильников и стиральных машин? А когда мы начнём заселять Луну и Марс? И тут вопросов стало больше. Среднее расстояние от Земли до Луны — порядка 384 тыс. км. Сигнал проходит это расстояние примерно за 1,3 секунды. Добавим немного задержек на маршрутизирующем оборудовании и получим примерный пинг в пару секунд (возможно, до 3 между противоположными точками планет). В контру побегать не выйдет, но посёрфить и даже поговорить голосом может выйти, хоть и с очень заметными тормозами.

С Марсом всё сложнее. Расстояние между планетами варьируется от 54,6 до 401 млн. км, что соответствует времени прохождения сигнала от примерно 3 до 22 с лишним минут. А по факту верхний предел будет даже выше. В наиболее удалённых точках орбит между планетами будет Солнце, и «перекричать» его фон своими передатчиками вряд ли выйдет. Необходимо запускать релей на некотором расстоянии от Солнца, что ещё заметно увеличит время прохождения сигнала.

Среднее расстояние между Землёй и Марсом — 225 млн. км (12,5 минут). Давайте попробуем представить себе классическую цепочку, которая происходит при загрузке обычной современной странички, но на расстоянии 225 млн. км. После ввода нами адреса отправляется запрос к службе DNS (с Марса на Землю, естественно), обратно возвращается IP-адрес. Ура! Через 25 минут наш марсианский компьютер знает, куда отправлять HTTP запрос. Ещё через каких-то 25 минут браузер получит html-документ со ссылками на все css, js файлики, картиночки и т.п. и отправит запросы на их получение. Полученные листы стилей и скрипты могут ссылаться на ещё какие-нибудь изображения, и не дай Бог создатели сайта догадались положить их в каком-нибудь отдельном субдомене или используют хотлинкинг (тут уже не только веб-мастеры, но и пользователи захотели бы сжечь хотлинкеров в аду). Итого, общее время загрузки одной странички по существующей на сегодня схеме запросто может достичь полутора-двух часов. И это мы рассматриваем идеальный вариант, в котором ни один пакет не потерялся и не повредился, что на таких расстояниях маловероятно. Неужели, отправляясь на Марс, о видео с котиками придётся забыть?

Надо отметить, что прокладка сети между планетами и космическими аппаратами — не такая уж выдумка научных фантастов. Разработка протокола, который позволил бы обмениваться данными в космосе, началась ещё в 1998 году. И одним из идейных вдохновителей нового протокола стал Винтон Серф, который за 25 лет до этого принимал непосредственное участие в разработке современных интернет-протоколов. Новая группа протоколов получила название Bundle (англ. пакет, свёрток, связка) и стала неотъемлемой частью направления Delay-tolerant networking (сети, толерантные к задержкам). Подробности его работы уже были разобраны в статье на хабре. Я же напомню ключевые проблемы, из-за которых использование современных протоколов стало невозможным.

Современный протокол TCP/IP, на котором держится весь интернет, предполагает, что пакет данных имеет относительно небольшой размер, может быть доставлен очень быстро и не нуждается в длительном хранении. Если следующий узел маршрута не доступен, возвращается соответствующий ответ, и пакет удаляется. В условиях космоса, где всё постоянно движется, восходит и заходит, поворачивается и отворачивается, сеансы передачи данных часто привязаны к окнам видимости. Старая модель дальней космической связи предусматривала прямую передачу данных с космического аппарата на Землю во время окна прямой видимости передающей и принимающей антенн. Новая модель предполагает, что космические аппараты будут содержать в себе функцию релея, способного хранить большие пакеты данных и передавать их дальше, как только откроется окно связи. Этот принцип и был заложен в новый протокол.

Удалённость узлов порождает также проблемы с управлением сетью. Протокол управления SNMP предполагает, что узлы сети отвечают на запрос достаточно быстро. Нормальное время ответа не превышает нескольких сот миллисекунд. Если узел не отвечает несколько секунд, скорее всего, он не доступен, и у нас есть смысл отправить пакет другим маршрутом, если он существует. В космических масштабах для того, чтобы полностью убедиться в наличии проблем на узле, может потребоваться несколько часов, а то и дни. Мне не попадалась информация о том, как планируется решать эту проблему. Если кто-то знает, поделитесь, пожалуйста.

Ещё одна проблема, как уже упоминалось, система DNS. Банальное разрешение домена в IP может занять немалый промежуток времени. Потому было принято решение внедрить двухфазный поиск и так называемое отложенное разрешение. Первая фаза — определение нужной планеты/станции и прокладка маршрута к ней, вторая — запрос к соответствующей локальной базе. Видимо, нам стоит ожидать, что со временем IANA добавит ко всем корневым зонам суффикс .earth либо просто запустит отдельные зоны .moon, .mars и т.п.

Определённой доработки требует и безопасность, особенно от атак типа man-in-the-middle. Потому было решено внедрить дополнительные меры безопасности, включающие шифрование, аутентикацию и т.п.

Современные достижения

… в космосе

Естественно, первыми, кто начал тестировать и применять на практике протоколы DTN, стали космические агенства. Так, разные версии протокола были внедрены на некоторые ближние и дальние космические программы NASA. Некий прототип этого протокола был заложен в марсоходы Spirit и Opportunity, запущенные в далёком 2003 году. Кстати, стоит отметить, что Opportunity по состоянию на 18 февраля 2015 года до сих пор жив, здравствует, ездит и присылает данные на Землю.

Ещё один марсоход, запущенный намного позже и использующий более современную версию протокола — Curiosity. Этот аппарат, как заведено, имеет функционал прямой связи с центрами дальней космической связи NASA, однако большинство данных передаётся через два околомарсовых орбитальных аппарата: основная часть передаётся через Mars Reconnaissance Orbiter, при необходимости также задействуется Mars Odyssey. Таким образом, решаются сразу две проблемы. Во-первых, с аппаратом проще связываться с Земли. В случае прямой связи Curiosity доступен примерно половину дня из-за вращения Марса. Низкоорбитальные спутники в свою очередь делают несколько полных витков за день (например, орбитальный период Mars Reconnaissance Orbiter — меньше 2 часов). Таким образом, при необходимости с посадочным аппаратом можно связаться за разумное время, передать управляющие команды и принять данные, даже когда он на обратной стороне Марса.

Справедливости ради стоит упомянуть, что Spirit и Opportunity держали связь преимущественно тем же путём, через те же промежуточные станции. Ими же пользовался посадочный аппарат Phoenix, исследовавший полярную шапку Марса, пока марсианская зима не забрала его. Марсианская зима темна и полна ужасов…

Однако первое серьёзное тестирование межпланетного интернета было проведено вовсе не на этих миссиях, а на аппарате EPOXI, который ранее был «материнским кораблём» миссии Deep Impact. После отделения «ударника» в 2005 году аппарат ещё пролетал 2 года в спящем режиме, из которого его выводили раз в полгода для проверки работоспособности. А в 2007 году миссию решили перепрофилировать. И одной из новых задач, порученных аппарату, стало тестирование прототипа межпланетного интернета в середине октября — середине ноября 2008 года, во время которого с аппарата и обратно было успешно передано множество изображений.

Ближний космос также активно задействован в тестировании. Первые эксперименты с протоколом DTN на Международной космической станции были проведены 18-й экспедицией. И вот уже который год эксперименты регулярно продлевают. Суммарно по официальной информации на страничке проекта в экспериментах с DTN приняли и принимают участие миссии с 18 по 42 в период с марта 2009 по март 2015. Вполне вероятно, что эксперименты будут продлены и на дальнейшие миссии.

… и на Земле

Технологии, созданные для космоса, нашли и вполне земное применение. Как это часто бывает с хорошими разработками, технологией заинтересовались военные. В условиях поля боя поддерживать связь удобнее с помощью протокола, допускающего перебои в связности.

Однако наука и социальная сфера также не остались в стороне. Так, некая ранняя адаптация протокола была использована для наблюдения за перемещением африканских зебр. Датчики, закреплённые на отдельных зебрах, были снабжены небольшим хранилищем, GPS и приёмо-передатчиком с радиусом действия порядка 8 км. Территория, на которой производились наблюдения, практически лишена стационарных ретрансляторов, потому было решено производить передачу журнала перемещения животных посредством сети, образованной из самих зебр, которая получила название ZebraNet.

Взгляд в будущее

Уже в ближайшие 10-15 лет несколько стран планируют высадку людей на Луну. Свои программы в этом направлении разрабатывают ЕС и Китай. США планирует провести на лунной орбите тесты аппарата Orion в рамках подготовки пилотируемого полёта на Марс. Более расплывчатые по датам лунные программы ведут Индия, Япония, Россия и Иран. Также есть планы по созданию постоянных баз на Луне и колонизации Марса без возможности возвращения на Землю уже в этом веке. И всем этим людям нужна будет связь.

Международный Консультативный Комитет по космическим системам передачи данных (CCSDS) уже сейчас предлагает всем космическим агенциям в мире устанавливать на свои новые автоматические и пилотируемые аппараты оборудование, работающее с новым протоколом. Это позволит не только сделать связь с аппаратами удобнее, но и постепенно наращивать количество маршрутизирующих нод по мере того, как аппараты будут завершать выполнение своих основных задач в миссии.

Взгляд в далёкое будущее

Ведущие учёные мира проявили всю свою изобретательность, чтобы обеспечить максимально бесперебойную связь между терранетом и селенетом (от древнегреческой богини Луны — Селены). Земля опоясана сетью точек входа в глобальную межпланетную сеть, каждая их которых соответствует одному из геостационарных хопов — сети спутников, выполняющих ключевую роль в связи Земли, всё ещё остающейся основным пристанищем человечества, с ближним и дальним космосом. Каждый из хопов связан с четырьмя ближайшими соседями по орбите и при необходимости способен перенастроиться на более удалённый спутник.

С Луной всё немного сложнее. Учитывая её очень малую угловую скорость, устойчивой селеностационарной орбиты не существует. От идеи размещать оборудование во внутренней точке Лагранжа отказались ввиду сложности удержания аппарата в ней. Геостационарам приходится «вести» поверхностные лунные хопы и передавать сигнал непосредственно туда. Дальнейшая маршрутизация происходит через сеть поверхностных вышек и низкоорбитальных спутников.

Очень полезными оказались стабильные точки Лагранжа L4 и L5. Станции связи, размещённые в них, осуществляют преобладающую часть задач по маршрутизации пакетов в более отдалённые подсети.

Станции связи сами «знают», где сейчас находятся специализированные релейные узлы дальней связи и другие аппараты, которые после выполнения основной миссии переквалифицировались. На Марс сигнал в основном передают через станции L4-L5 системы Земля-Луна, однако в системах Солнце-Земля и Солнце-Марс в этих точках Лагранжа также размещены узлы связи. Используются они в основном, когда прямая передача сигнала от Земли к Марсу невозможна из-за наличия Солнца на пути.

На Луне и Марсе появились первые дата-центры. Набирает популярности услуга межпланетного CDN, однако Марс в основном ориентируется на развитие собственной сети. Самые пожилые обитатели марсианских поселений, получая сообщения от детей и внуков с Земли, с улыбкой вспоминают о том, как в детстве включали ненадолго модем и ждали, пока скачается с сервера почта. Наша большая солнечная система продолжает своё движение вокруг ядра нашей огромной галактики. Жизнь продолжается.

Ремарка: всё описанное в последнем разделе является плодом воображения автора. Я приглашаю всех присоединиться к этой фантазии и представить себе, каким будет интернет 22-го века. Мирного Вам космоса.