منوعات

الانترنت في الفضاء: هل هناك شبكة على المريخ؟

في الوقت الحالي ، يمس الإنترنت أركان العالم الأربعة ، وليس فقط على السطح. الاتصال على متن طائرة قديم بالفعل ، وحتى محطة الفضاء الدولية لديها اتصال بالإنترنت. وكالات استكشاف الفضاء جاهزة للمضي قدمًا وتوصيل الكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي. الإنترنت في الفضاء ليس مجرد عمل. إنه يساعد الأشخاص البعيدين عن الأرض الأم للبقاء على اتصال مع منازلهم. تتناول هذه المقالة سيرها وتطورها الحاليين.

WWW على محطة الفضاء الدولية

تمكن فريق محطة الفضاء الدولية من الوصول إلى الإنترنت لأول مرة في عام 2010.

ثم تم توفير خدمة الوصول من قبل ناسا. يستخدم رواد الفضاء رابط القمر الصناعي للاتصال بكمبيوتر في هيوستن في وضع سطح المكتب البعيد. إنه أكثر أمانًا: حتى إذا تم فتح رابط أو ملف ضار بواسطة أحد أعضاء طاقم محطة الفضاء الدولية ، فسيتم اختراق الكمبيوتر الموجود على الأرض فقط.

كرّم رائد فضاء ناسا TJ Creamer وصول الإنترنت على متن محطة الفضاء الدولية من خلال نشر أول تغريدة دون مساعدة من الفضاء:

TJ Creamer@Astro_TJ

Hello Twitterverse! We r now LIVE tweeting from the International Space Station — the 1st live tweet from Space! 🙂 More soon, send your ?s1 20109:13 – 22 janv. 2010Informations sur les Publicités Twitter et confidentialité4 144 personnes parlent à ce sujet

مساحة الإنترنت الروسية

على ما يبدو ، سيكون لدى ISS قريبًا أكثر من مزود إنترنت واحد: تخطط روسيا أيضًا لربط قطاع المحطات قريبًا. سيتم تنفيذ هذه المهمة باستخدام شبكة قمر صناعي Luch relay ، والتي يتم ترقيتها حاليًا.

في العام الماضي ، قام رائدا الفضاء ألكساندر ميسوركين وأنتون شكابليروف بترقية هوائي المحطة الفضائية الدولية لاستقبال كميات كبيرة من بيانات الأقمار الصناعية ، في حين سجل رقما قياسيا روسيا لمدة العمل خارج المركبة (8 ساعات). 12 دقيقة).

وقال سيرجي كريكاليف ، رائد الفضاء والمتحدث الرسمي باسم روسكوزموس ، إن المعدات الجديدة قد تم اختبارها بالفعل ، وبالتالي فإن محطة الفضاء الدولية ستكون على الإنترنت قريبًا بفضل أقمار Luch.

اتصال القمر الصناعي

بالطبع ، اتصال الإنترنت الذي يتلقونه على محطة الفضاء الدولية ليس سريعًا وسريع الاستجابة مثل اتصالك في المنزل. تتمتع الاتصالات الساتلية بمزايا أكثر من التقنيات السلكية ، لأنها تتيح لك الاتصال من الأماكن التي لا يمكن فيها استخدام الكابلات ، ولكنها تشكل أيضًا بعض التحديات.

ارتفاع بينغ ، سرعة بطيئة

حتى إذا كانت محطة الفضاء الدولية في المدار على ارتفاع حوالي 400 كم ، فإن البيانات تغطي مسافة أكبر بكثير للوصول إلى الأرض. أولاً ، ترسل المحطة الفضائية الدولية الإشارة صعوداً إلى القمر الصناعي المرحل الذي يطير 35786 كيلومتراً فوق الأرض. هو فقط من هناك يمكن أن ينزل إلى محطة الاتصالات الفضائية على الأرض.

وبالتالي ، فإن المسافة الإجمالية التي قطعتها البيانات التي تم جمعها على متن محطة الفضاء الدولية وإشارة الاستجابة المرسلة إليها هي أقل قليلاً من 150،000 كيلومتر. يستغرق وقتا. وفقًا لموظف من وكالة ناسا ، فإن تبادل البيانات مع محطة الفضاء الدولية (ISS) لديه توقع نقل يبلغ حوالي نصف ثانية ، أي حوالي 20 ضعف معدل توصيل كبل متوسط .

بالإضافة إلى ذلك ، يحتاج رواد الفضاء إلى توفر رابط القمر الصناعي هذا للقيام بأشياء أخرى. كما يستخدمونها لنقل كمية كبيرة من البيانات العلمية ومحتوى الفيديو إلى مركز مراقبة المهمة (الذي يبثه زملاؤهم على الأرض على الإنترنت حتى يتمكن المستخدمون من متابعة الحياة على متن محطة الفضاء الدولية و عرض لديهم من هناك حتى). يسمح نفس الرابط الساتلي لشاغلي المحطة الفضائية الدولية بالمشاركة في المؤتمرات الصوتية والمؤتمرات الفيديوية مع الأرض.

لذلك ، يمكن استخدام جزء صغير فقط من النطاق الترددي للتغريدات والملاحة. بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أن الوصلة الهابطة للقمر الصناعي لديها 300 ميغابت في الثانية ، إلا أن الوصلة الصاعدة تقتصر على 25 ميجابت في الثانية. من حيث السرعة ، فإن الاتصال المتاح لمحطة الفضاء الدولية (ISS) يشبه اتصال أجهزة المودم القديمة.

بالإضافة إلى ذلك ، تغادر المحطة بانتظام منطقة تغطية الأقمار الصناعية. كل ساعة ونصف يستغرق الأمر محطة الفضاء الدولية لدائرة الأرض ، قد لا يكون لها تغطية على الإطلاق لمدة 15 دقيقة.

وقود محدود

تحافظ الأقمار الصناعية على اتصال مستمر مع الأرض نظرًا لأن لديها نفس سرعة الدوران التي يتمتع بها كوكبنا دائمًا في مكان واحد. ومع ذلك ، يجب ضبط المدار من وقت لآخر ، وإلا فإن الأقمار الصناعية قد تسقط وتصبح غير قابلة للوصول. الدفع يجعل هذه المناورات ممكنة. لكن الأقمار الصناعية ليست سيارات أو طائرات أيضًا ، فلا يمكنها العودة إلى الأرض للتزود بالوقود.

لحل هذه المشكلة ، تبحث الشركات في جميع أنحاء العالم عن كيفية إعادة تزويد الأقمار الصناعية بالوقود مباشرة في الفضاء . يجري حاليا اختبار أنظمة توفير الوقود في المدار في الجزء الأمريكي من محطة الفضاء الدولية ، من قبل الشركة الكندية MDA والشركة الإسرائيلية البريطانية ، Effective Space Solutions. طورت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) محركًا يمكنه استخدام جزيئات الهواء في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض كوقود.

نقص الطاقة الكهربائية

يمكن حل مشكلة الوقود بشكل جزئي عن طريق الكهرباء ، مما يمكن أن يقلل من استهلاك الوقود ويمكن تجديده من خلال الألواح الشمسية. هناك حاجة أيضًا إلى الكهرباء للتواصل مع الأرض والمركبات الفضائية الأخرى. لكن في بعض الأحيان تكون الأقمار الصناعية مخفية عن الشمس بواسطة كوكبنا ، لذلك تعمل على بطاريات ذات سعة محدودة.

اقترح العلماء الروس حلاً يضم عشرات الروبوتات في المدار والتي من شأنها إعادة شحن الأقمار الصناعية التي تنفد الطاقة. ستحصل الروبوتات على الكهرباء من كل من الانبعاثات الشمسية والإرسال اللاسلكي من الأرض. تعمل هذه التقنية على إطالة عمر المركبة الفضائية بمقدار 1.5 مرة ، بينما تجعلها أخف وزناً عن طريق إزالة البطاريات والألواح الشمسية غير الضرورية.

ارتفاع درجة الحرارة

تواجه أجهزة إعادة الإرسال الفضائية أو سواتل الترحيل ، التي لا تزال تعمل بكامل طاقتها ، مشكلات ارتفاع درجة الحرارة. نظرًا لعدم وجود هواء في الفضاء المداري ، ستكون المراوح المستخدمة لتبريد أجهزة الكمبيوتر على الأرض عديمة الفائدة. وبالتالي ، على الرغم من أنها أكثر برودة في الفضاء من سطح الكوكب ، فإن تبديد الحرارة يمثل في الواقع مشكلة أكثر تعقيدًا.

تستخدم المركبة الفضائية مشعات كبيرة ، وهي الوحدات التي تحول الحرارة إلى انبعاثات مشعة ، لمنع ارتفاع درجة الحرارة. كلما كان القمر الصناعي أقوى ، زاد المبرد الذي يحتاجه لتبريده. وهكذا ، لتبريد أقمار الاتصالات من الجيل التالي 25kW ، أنشأ الباحثون المبرد قطرها 4 × 1 متر.

الأشعة الكونية

مشكلة أخرى هي الأشعة الكونية ، التي تعطل الأجهزة الإلكترونية. هنا على الأرض ، تأتي الحماية من المجال المغناطيسي وجو الكوكب. ولكن لا توجد حماية من هذا النوع في المدار. لذلك ، تم تصميم المكونات الإلكترونية المستخدمة في المركبات الفضائية لمقاومة الإشعاع ومع ذلك تظل مشكلة كبيرة للأقمار الصناعية.

وفقا لرائد الفضاء بافل فينوغرادوف ، فإن أجهزة الكمبيوتر المحمولة تنطلق بسرعة كبيرة على محطة الفضاء الدولية ، حتى لو كانت وحدات محطة الفضاء الدولية محمية بشكل جيد. و الكاميرات تعاني من عواقب: تنتشر الصور بسرعة مع بكسل المعيبة. بالإضافة إلى ذلك ، تتداخل الإشعاعات بشدة مع الإشارات المرسلة من قبل الأقمار الصناعية ويمكن أن تتلف الأجزاء الفردية من ذاكرة الأجهزة المدمجة.

الإشعاع مقابل التشفير

الإشعاع هو أحد أسباب عدم تشفير المعلومات المتبادلة بين الأرض والعديد من المركبات الفضائية. إذا أضر الإشعاع بمساحة التخزين المستخدمة لمفتاح التشفير ، فسيتم مقاطعة الاتصال.

المشكلة ليست سيئة للغاية بالنسبة إلى أقمار المرحلات التي يتصل بها طاقم المحطة الفضائية الدولية. أنها محمية أكثر أو أقل. ومع ذلك ، ليس هذا هو الحال بالنسبة لمعظم المركبات الفضائية الأخرى الموجودة في مدار حول الأرض.

يعد نقص التشفير موضوعًا حساسًا لأن الأقمار الصناعية ، مثل أجهزة الكمبيوتر على الأرض ، هي أهداف للهجمات المحتملة. أجرت وكالة الفضاء الأوروبية مؤخرًا تجربة لعلاج هذا الموقف. يختبر الباحثون طريقتين للحفاظ على تواصل قوي مشفر مع الأقمار الصناعية بسعر معقول.

  1. مفتاح ثانوي أساسي متصل بالأجهزة. إذا تم اختراق المفتاح الرئيسي ، يقوم النظام بإنشاء مفتاح جديد يستند إلى المفتاح الثانوي. ومع ذلك ، يمكن إنشاء عدد محدود فقط من هذه المفاتيح.
  2. وهناك عدد من النوى متطابقة المعالجات الدقيقة. إذا فشل أحد النواة ، يمكن أن يتدخل الآخر في أي وقت أثناء إعادة تحميل النواة التالفة تكوينها ، وبالتالي إصلاح نفسها.

تم نقل الجهاز لاختبار هذه الأساليب إلى محطة الفضاء الدولية في أبريل 2019 ، ونتوقع أن يعمل بشكل مستمر لمدة عام على الأقل. يعتمد على جهاز كمبيوتر صغير قياسي Raspberry Pi Zero ، مما يجعله حلاً غير مكلف نسبيًا.

لا يمكننا أن نتوقع أن تصبح الاتصالات الساتلية آمنة في السنوات القادمة ؛ لا شيء يمكن أن يحسن بسهولة الأنظمة الموجودة بالفعل في الفضاء.

الإنترنت خارج الأرض

بينما يعمل بعض الباحثين على تحسين حماية الأقمار الصناعية وعرض النطاق الترددي ، يفكر آخرون في إنشاء إنترنت بين الكواكب . من نواح كثيرة ، المشاكل التي يتعين حلها مماثلة لتلك التي تواجه طاقم المحطة الفضائية الدولية ، ولكن على نطاق مختلف تماما.

على سبيل المثال ، تستغرق الإشارة ما بين 3 و 22 دقيقة للوصول إلى المريخ ، اعتمادًا على موقع الكوكب الأحمر بالنسبة للأرض. إنه ليس جيدًا تقريبًا مثل تأخير النصف الثاني على متن محطة الفضاء الدولية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم قطع الاتصال المباشر بين المريخ والأرض لمدة أسبوعين كل عامين ، عندما تكون الشمس بين الكواكب وتقطع الإشارات.

الإنترنت الفضاء لديه أيضا خصائص فريدة من نوعها. جميع العقد الشبكة في حركة مستمرة. نظرًا لأن تقنيات الإنترنت الأرضية غير مجدية في مثل هذه الظروف ، فإن العلماء يطورون ترتيبات بديلة لتمكين الاتصال بين الأرض والقمر والمريخ والكواكب الأخرى. هذه يمكن أن تعتمد على:

  1. بروتوكولات نقل البيانات ، مثل حل نقل بيانات DTN الخاص بشركة NASA (شبكة تأخير / تعطيل التسامح ) ، المصممة للتعامل مع التأخيرات الطويلة ومعدلات الخطأ المرتفعة بشكل كبير وعدم إمكانية الوصول المتكرر العقد. وفقًا لهذا النموذج ، تخزن العقد الوسيطة ، مثل الأقمار الصناعية ، البيانات حتى تكون قادرة على نقلها إلى العقد التالية.
  2. التخلي عن الاتصالات الساتلية الحالية القائمة على الراديو لصالح تكنولوجيات نقل البيانات البصرية ، مثل الليزر . أولاً ، توفر الاتصالات البصرية عرض نطاق ترددي أوسع بكثير. ثانياً ، أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية أكثر إحكاما وتتطلب طاقة أقل وموارد حيوية على أي قمر صناعي مرحل.
  3. أجهزة الأقمار الصناعية قادرة على نقل الإشارات حول الشمس ، حتى لو كانت الأرض أو المريخ أو الكواكب الأخرى في الشبكة الفضائية في نقاط متقابلة للنجم.

المستقبل أقرب مما يبدو

كما ترون ، فإن الشبكات الاجتماعية ، أو حتى مؤتمرات الفيديو مع سكان المريخ أو القمر ، ليست مدهشة كما كانت من قبل. بالطبع ، لا يزال أمام البشرية طريق طويل لتقطعه عبر الإنترنت إلى أعماق الفضاء ، لكن الخطوات الأولى قد اتخذت بالفعل.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق