Una rete migliore per lo spazio esterno

Dopo aver progettato i protocolli di rete che hanno lanciato Internet, È venuto il cervo ora vuole mettere lo stesso tipo di robusta rete di comunicazione nello spazio. Attualmente, astronauti e veicoli spaziali robotici comunicano con la Terra utilizzando collegamenti radio punto-punto e schemi di comunicazione personalizzati per quasi tutte le nuove missioni. Ciò inibisce l'interoperabilità e il riutilizzo delle apparecchiature di comunicazione e, con l'aumentare del numero e della complessità delle missioni, diventerà solo più problematico.

Spazio di rete: Vint Cerf, cocreatore di Internet e vicepresidente di Google, sta progettando protocolli per una solida rete di comunicazione spaziale, modellata sull'Internet terrestre. Cerf sta lavorando con un team presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA (dove è anche scienziato in visita) e presso la MITRE Corporation, con sede a Washington, DC.

Cerf, che è il vicepresidente di Google e capo evangelista di Internet, sta lavorando con un team del Jet Propulsion Laboratory della NASA ( JPL ), dove è anche visiting scientist, e al MITRE Corporation , con sede a Washington, DC, per progettare e implementare un nuovo schema rivoluzionario per la comunicazione spaziale. Il progetto, soprannominato Internet interplanetario, sarà testato a bordo del Stazione Spaziale Internazionale (ISS) nel 2009 e Cerf spera che entro il 2010 nuove missioni spaziali saranno progettate per utilizzare i protocolli.

In definitiva, la rete potrebbe interconnettere veicoli spaziali con equipaggio e robotici, formando la spina dorsale di un sistema di comunicazioni che attraversa il sistema solare.

Revisione della tecnologia Brittany Sauser ha incontrato Cerf per discutere i dettagli del progetto.

Revisione della tecnologia : Qual è lo scopo di Internet interplanetario?

È venuto il cervo :Il progetto è iniziato 10 anni fa come tentativo di capire che tipo di standard tecnici di rete sarebbero stati utili per supportare la comunicazione interplanetaria. Tieni presente che abbiamo trasportato apparecchiature robotiche sui pianeti interni ed esterni, asteroidi, comete e simili dagli anni '60. Siamo stati in grado di comunicare con quei dispositivi robotici e con missioni con equipaggio utilizzando comunicazioni radio punto-punto. Infatti, per molte di queste missioni, abbiamo utilizzato un sistema di comunicazione dedicato chiamato Deep Space Network ( DSN ), costruito da JPL nel 1964.

Ma un problema con la comunicazione spaziale è stato l'uso limitato degli standard. Quando lanciamo un veicolo spaziale con un set unico di sensori a bordo, spesso finiamo per scrivere speciali software di comunicazione e applicativi che si adattano ai sistemi di sensori e ai manipolatori di quel veicolo spaziale. Nel mondo di Internet, usiamo standard chiamati suite di protocolli TCP/IP – commutazione di pacchetto e metodi store-and-forward – per consentire a molti dispositivi diversi, miliardi di cose, di interagire in modo compatibile tra loro. Il team ha deciso di sviluppare una suite di protocolli che ci avrebbe consentito di avere il tipo di flessibilità di rete nello spazio che abbiamo sulla Terra. Il progetto Interplanetary Internet riguarda principalmente lo sviluppo di una serie di standard di comunicazione e specifiche tecniche per supportare una ricca rete negli ambienti spaziali.

BAMBINI :Quali sono le sfide nel costruire una rete del genere nello spazio?

tu :Abbiamo iniziato lavorando su una serie di protocolli che potessero occuparsi di due proprietà molto importanti della comunicazione spaziale. Il primo è il ritardo. Le distanze tra i pianeti sono molto grandi. Ad esempio, quando la Terra e Marte sono più vicine, occorrono ancora 3,5 minuti perché un segnale radio si propaghi alla velocità della luce per propagarsi. Se io fossi su Marte e tu sulla Terra, ci vorrebbero sette minuti al massimo prima di sentire una risposta. Quando la Terra e Marte sono più distanti, il viaggio di andata e ritorno dura 40 minuti! La ragione per cui possiamo parlare avanti e indietro sulla Terra così facilmente è che i tempi di propagazione sono molto brevi in ​​confronto.

L'altro problema è che i pianeti ei loro satelliti sono in movimento e la maggior parte ruota. La rotazione dei pianeti significa che se stai parlando con qualcosa che si trova sulla superficie del pianeta, potrebbe ruotare fuori dalla linea di vista in modo da non poter più parlare con lui, fino a quando il dispositivo sulla superficie non ruota di nuovo in vista. Lo stesso si potrebbe dire per alcuni satelliti in orbita. Devi sviluppare protocolli che affrontino il fatto che non puoi sempre comunicare con l'altra parte: la comunicazione è sia ritardata che potenzialmente interrotta. Questo è ciò che abbiamo progettato: un sistema di rete tollerante ai ritardi e alle interruzioni [DTN]. Ci consentirà di mantenere le comunicazioni in modo più efficace, ottenendo molti più dati perché non dobbiamo essere in linea diretta con il destinatario finale per trasferire i dati. I nuovi protocolli verranno proposti per fungere da potenziale standard internazionale per le reti spaziali.

BAMBINI :Come funziona questo nuovo protocollo, il sistema di rete tollerante ai ritardi e alle interruzioni?

tu : Stiamo usando metodi store-and-forward [instradamento delle informazioni attraverso host che li conservano fino a quando non viene stabilito un collegamento di comunicazione] simili al design TCP/IP per soddisfare i requisiti di comunicazione spaziale. Ma il nostro nuovo protocollo bundle si basa sui principi DTN. Dobbiamo far fronte al fatto che esiste un potenziale molto elevato di ritardi e interruzioni nel sistema. Ad esempio, Plutone è molto lontano, nell'ordine da tre a cinque miliardi di miglia e circa 12 ore di andata e ritorno. L'utilizzo del protocollo bundle DTN ci consente di progettare configurazioni di missione più complesse che coinvolgono molti dispositivi sulla superficie dei pianeti e in orbita attorno ad essi. Su Marte, ad esempio, ci sono quattro orbite e tre veicoli spaziali atterrati e operativi. Ci aspettiamo di poter utilizzare i protocolli standard TCP/IP sulla superficie dei pianeti e all'interno dei veicoli spaziali, ma useremo i protocolli DTN per le comunicazioni interplanetarie a distanza.

BAMBINI : Questo richiederà la creazione di nuove infrastrutture nello spazio?

tu : La risposta è sì e no. Ad esempio, la navicella spaziale Deep Impact [ora chiamata EPOXI] è già in orbita intorno al sole. È stato usato per lanciare una sonda in una cometa per esaminarne l'interno. EPOXI viene temporaneamente riproposto per testare i nuovi protocolli DTN. La navicella ha elaborazione, memoria, apparecchiature radio e pannelli solari per l'energia, quindi non dobbiamo installare nuovo hardware. Non ci resta che caricare il nuovo software. Siamo fortunati a non dover ancora mettere in campo nuove apparecchiature, ma alla fine i protocolli DTN devono apparire in un numero abbastanza significativo di dispositivi nel sistema per creare il tipo di rete che può soddisfare le esigenze di comunicazione spaziale. Alcuni veicoli spaziali specializzati potrebbero diventare router store-and-forward. Ogni volta che viene lanciata una nuova missione, utilizzando il protocollo bundle standard, le risorse della missione precedente ancora in funzione potrebbero essere utilizzate per supportare i requisiti di comunicazione della nuova missione. In questo modo, speriamo di accrescere una sorta di rete dorsale interplanetaria.

BAMBINI : Come stai gestendo i problemi di sicurezza?

tu : Ci sono problemi di sicurezza e siamo stati molto attenti a costruire difese nel design di base. Ciascun nodo in grado di riconoscere il bundle verificherà l'identità di qualsiasi altro nodo con cui sta comunicando e rifiuterà di inoltrare dati da qualsiasi nodo che non riconosce. Utilizzeremo metodi di autenticazione forte, metodi di comunicazione crittografica, per garantire che le parti che utilizzano le risorse siano autorizzate a farlo.

BAMBINI : Qual è il più grande vantaggio della creazione di nuovi protocolli per la comunicazione spaziale?

tu : La parte importante qui è che abbiamo protocolli standardizzati che consentiranno l'interconnessione di vari veicoli spaziali lanciati da tutte le nazioni che viaggiano nello spazio. Nel tempo, man mano che vengono lanciate nuove missioni, inizi a sviluppare una capacità di base. Ogni volta che metti in piedi una nuova missione, fondamentalmente stai creando un altro potenziale nodo nella rete. La nostra speranza a breve termine è di iniziare a mettere applicazioni DTN/protocollo bundle su Internet a livello terrestre e anche di metterle sulla Stazione Spaziale Internazionale per i test. Alla fine, speriamo di avere questa capacità sempre attiva e poi, quando nuove missioni nello spazio profondo verranno lanciate utilizzando questi protocolli standard, diventeranno parte del sistema di comunicazione interplanetaria.

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