Internet dla naszego Układu Słonecznego. Ruszają wspólne badania
Rozszerzenie internetu poza Ziemię przestało być science fiction, a stało się poważnym przedsięwzięciem naukowym, w którym ESA przoduje w opracowywaniu technologii, które mogą zrewolucjonizować komunikację kosmiczną. Kompleksowe badanie zakończone na początku tego roku położyło podwaliny pod wkład ESA w tworzenie pierwszej sieci obejmującej cały Układ Słoneczny.
W maju 2024 r. agencja zleciła przeprowadzenie specjalistycznego badania w ramach swojego elementu przygotowawczego w celu zdefiniowania koncepcji Internetu Układu Słonecznego (SSI) – strategicznego badania dotyczącego stworzenia „gotowego do działania Internetu Układu Słonecznego, który będzie stanowił podstawę przyszłych misji”. Prace zostały przeprowadzone przez konsorcjum pod przewodnictwem Niemiec, w skład którego weszły firmy GMV (zarządzanie projektem i inżynieria systemowa), Novaspace (analiza strategiczna i planowanie) oraz D3TN (ocena protokołów i zarządzanie).
Felix Flentge z Dyrekcji Operacyjnej ESA, który kieruje pracami ESA nad SSI, wyjaśnia tę ambitną wizję: „ESA jest zaangażowana w tworzenie Solar System Internet (SSI), zaawansowanej sieci do komunikacji radiowej i optycznej w przestrzeni kosmicznej, a także usług pozycjonowania, nawigacji i pomiaru czasu (PNT)”.
Internet Układu Słonecznego stoi przed wyjątkowymi wyzwaniami. Protokoły internetowe na Ziemi opierają się na ścieżkach dwukierunkowych, niskim opóźnieniu, minimalnym wskaźniku błędów i stabilnej topologii sieci. Jednak Internet Układu Słonecznego musi być zaprojektowany z myślą o dynamicznej topologii, wysokim opóźnieniu, zwiększonym wskaźniku błędów oraz ograniczeniach dotyczących energii i przepustowości.
Aby sprostać tym wyzwaniom, konsorcjum zidentyfikowało trzy kluczowe filary technologiczne:
- Sieć odporna na zakłócenia (DTN) stanowi podstawę koncepcji SSI. Umożliwia ona niezawodny transfer danych w środowiskach podatnych na zakłócenia i opóźnienia dzięki mechanizmowi przechowywania i przekazywania dalej. ESA wykazała już możliwości DTN poprzez udane międzynarodowe projekty współpracy, w tym demonstrację Lunar IceCube DTN z udziałem stacji naziemnej ESA w Kourou, NASA JPL i różnych partnerów.
- Komunikacja optyczna ma zasadnicze znaczenie dla komunikacji o dużej przepustowości w misjach kosmicznych. Ostatnie demonstracje wykazały niezwykły potencjał – ESA osiągnęła prędkość do 1,8 Mb/s w ramach misji Psyche NASA z odległości do 300 milionów kilometrów, podczas gdy wcześniejsza misja LADEE osiągnęła prędkość transmisji danych 622 Mb/s z Księżyca.
- Usługi pozycjonowania, nawigacji i pomiaru czasu (PNT) dla przestrzeni kosmicznej będą wymagały wysoce autonomicznych technologii określania orbity i synchronizacji czasu (ODTS) oraz możliwości pomiaru odległości optycznej i radiowej na duże odległości.
SSI opiera się na istniejących możliwościach ESA. Sieć podstawowa ESTRACK, składająca się z czterech stacji kosmicznych o zasięgu 35 metrów, zapewnia usługi komunikacyjne w całym Układzie Słonecznym. Sieć przekaźnikowa Mars Relay Network, koordynowana przez Europejskie Centrum Koordynacji Przekaźników (ERCO), jest już pierwszą działającą siecią międzyplanetarną.
Koncepcja SSI pozwoli połączyć infrastruktury opracowane w ramach różnych programów ESA w podobny sposób, w jaki dzisiejszy internet łączy ogromną liczbę autonomicznych sieci.
- Moonlight stanie się pierwszym europejskim dostawcą usług telekomunikacyjnych i nawigacyjnych poza planetą, oferującym usługi komunikacyjne i nawigacyjne na Księżycu poprzez konstelację pięciu satelitów na eliptycznych zamrożonych orbitach księżycowych.
- HydRON opracowuje wysokoprzepustową optyczną sieć kosmiczną o przepustowości rzędu terabitów na sekundę, czyli o rząd wielkości większej niż dzisiejsze systemy.
- MARCONI (Mars Communication and Navigation Infrastructure) będzie świadczyć usługi komunikacyjne i PNT dla Marsa, stopniowo budowane przy użyciu holownika napędowego LightShip, z planowaną konstelacją sześciu węzłów do lat 40. XXI wieku.
- ASSIGN (Advancing Solar System Internet and GrouNd) to inicjatywa wielu dyrekcji mająca na celu ochronę roli i interesów Europy w globalnej wizji Internetu Układu Słonecznego.
Kluczowym elementem ASSIGN będzie dalsze określenie misji SSI Node-1 Pathfinder, która została już zbadana w ramach programu Concurrent Design Facility ESA. Ta ambitna misja SmallSat ma na celu jako pierwsza zademonstrować niezawodne rutynowe działanie optycznego łącza trunkiem księżycowym oraz jako pierwsza misja ESA wykorzystać operacyjnie technologię Disruption Tolerant Networking.
W miarę jak ludzkość rozszerza swoją obecność poza Ziemię, niezawodne sieci komunikacyjne i autonomiczne zdolności nawigacyjne będą miały zasadnicze znaczenie. Systematyczne podejście ESA do rozwoju Internetu Układu Słonecznego w oparciu o interoperacyjne standardy gwarantuje, że europejskie zdolności będą integralną częścią międzyplanetarnej przyszłości ludzkości, a europejskie przedsiębiorstwa będą odgrywać wiodącą rolę.
Źródło: ESA
Czytaj też: ESA ujawniła datę pierwszego startu Space Ridera
Grafika tytułowa: Braňo / Unsplash
