Мы в Telegram
Добавить новость
ВСЕ новости СЕГОДНЯ
BigPot.News — википедия новостей News24 с календарным архивом. Все самые быстрые 24/7 новости в ежеминутном тематическом обновлении Life24 — на русском, и не только + Today24, а также тексты с озвучкой — в авторском разделе #123ru.net
Ria.city

Каким может быть Интернет в освоенной Солнечной системе

Lozga.livejournal.com
33
Представьте, на дворе, например, 23 век, человечество преодолело сегодняшние проблемы и расселилось по Солнечной системе. Мегаполисы на Луне и Марсе, большие колонии в поясе астероидов, на спутниках Юпитера и Сатурна, а то и дальше (или, наоборот, ближе, на Венере и Меркурии). Очевидно, что все эти люди будут полноценно жить и обмениваться информацией. Как может выглядеть Интернет Солнечной системы через двести лет (или, если вам так больше нравится, в твердой научной фантастике)?


Колония на спутнике Сатурна, Энцеладе, иллюстрация Isaac Fryxelius, источник

Основное ограничение


Наука сегодняшнего дня не только не знает способа, но и прямо запрещает передачу информации быстрее скорости света. Так что если отбросить чудесные ансибли (или аналоги) из фантастики, то именно скорость света, незаметная в земных условиях, будет оказывать наибольшее влияние на организацию информационной инфраструктуры будущего.

Начнем с простого. Среднее расстояние до Луны составляет примерно 380 тысяч километров, то есть 1,26 световой секунды в одну сторону. Соответственно, селенит, живущий в лунном мегаполисе, будет способен участвовать практически во всех обычных интернет-активностях на Земле, кроме требовательных ко времени реакции игр вроде шутеров. Зашедший на земные сервера селенит (и наоборот) вполне может стать персонажем анекдотов. Уже с Марсом ситуация кардинально иная - минимальное расстояние до Земли составляет примерно пять световых минут, а максимальное - в районе 20. Невозможно сидеть в Интернете в привычном режиме, когда ссылка на сервере на другой планете открывается от 10 до 40 минут (ваш запрос должен уйти на сервер, а ответ - прийти с него). От Земли до Юпитера в одну сторону от 33 до 53 минут. До Сатурна - от 67 до 94 минут. А если захотят обменяться информацией два обитателя с противоположных сторон пояса Койпера, то в одном направлении свет будет идти 15 часов.

Такое время задержки кажется некомфортным для современного человека, привыкшего к круглосуточно доступному быстрому интернету, но это только кажется страшным. Даже если отбросить тот факт, что вплоть до последней четверти двадцатого века скорость передачи информации была гораздо меньше, интернет на Церере или Энцеладе может только не очень значительными особенностями отличаться от земного. А используемые при этом решения могут вызвать теплое чувство у тех, кто помнит распространение интернета в России в нулевых годах.

Удаленная колония практически наверняка будет иметь быстрый локальный интернет со всеми прелестями видеоконференций с играми и дата-центр с обновляемым кэшем/буфером/зеркалом какой-то части глобального интернета, в зависимости от местных возможностей. При этом очевидным будет неравенство типов данных: полная современная Википедия занимает 20 гигабайт, ее будущий аналог вместе с библиотеками мира, картинными галереями и всем тем разумным, добрым и вечным, о чем мечтали пионеры интернета, можно будет без проблем хранить даже на самом захудалом астероиде, но вот существующие уже сейчас зеттабайты видео получится разместить далеко не везде. Если же местному пользователю потребуется отсутствующая на месте информация, то, учитывая невозможность интерактивного взаимодействия на межпланетных расстояниях, логично присылать ему контент про запас - на несколько кликов вглубь или связанные темы. Это будет немного похоже на то, как жители многоэтажки нулевых скинулись на интернет, играют, общаются и потребляют контент из локальной сети, а при необходимости робот пришлет тебе архив нужного сайта.

Привычные сейчас вещи вроде удаленной работы могут выглядеть очень похоже - проверять пулл-реквест, правки или другой контент от коллеги-марсианина можно совершенно так же, как и от землянина в другом часовом поясе, разве что на ежедневном митинге с ним не пообщаешься. Также определенная ирония заключается в том, что современные принципы работы соцсетей могут оставить привычным ощущение сидения в интернете - раз твою ленту все равно формируют алгоритмы, какая разница, на какой планете и сколько часов назад сделан предлагаемый следующим контент?

Но необходимо отметить, что описанная выше картина является оптимистичной, если между планетами будут реализованы каналы связи очень большой пропускной способности.

Инфраструктура



Фото Robert Kerton, CSIRO

На фотографии выше комплекс дальней связи в Канберре, один из трех центров сети дальней космической связи NASA. В него входят четыре антенны диаметром от 34 до 70 метров, плюс, в качестве приемника может использоваться отдельно расположенная антенна радиообсерватории Паркса. Сеть дальней космической связи NASA позволяет получать информацию с находящегося на орбите Марса MRO со скоростью от 0,5 до 4 мегабит в секунду, но скорость падает до сотни килобит в секунду на расстоянии до Юпитера и единиц - до Плутона. Такие характеристики, прямо скажем, оптимизма межпланетному интернету не придают. Но, к счастью, есть варианты получше.

Скорость передачи информации определяется теоремами Шеннона-Хартли и Котельникова. Переводя их на простой язык, чем выше мощность передатчика и чувствительность приемника, чем меньше расходимость луча отправленного сигнала, чем слабее фоновый шум и чем выше частота используемого сигнала, тем больше информации можно передать. И уже сегодня ясно, что при всех удобствах радиодиапазон плохо подходит для передачи информации на межпланетные расстояния с большой скоростью.

Наиболее очевидным кандидатом на эту роль являются лазеры. Они используют меньшую длину волны, то есть большую частоту, нежели радио. Также луч лазера расходится гораздо меньше, чем даже у направленной антенны.


Наглядное сравнение расходимости луча лазера и радио, источник

Эксперимент с наблюдением лазеров космическим аппаратом провели аж в 1968 году, когда камера находящегося на Луне аппарата Surveyor 7 увидела два включенных на ночной стороне Земли лазера. В 1995 году японские инженеры впервые получили информацию с находящегося на геостационарной орбите спутника ETS-VI на скорости 1 Мбит/с. В 2013 для работавшего на лунной орбите аппарата NASA LADEE были получены рекордные характеристики 622 Мбит/с вниз и 20 наверх. Оборудование для лазерной межспутниковой связи появилось в версии 1.5 аппаратов Starlink, которые начали запускать с сентября 2021. В декабре 2021 на геостационарную орбиту отправился технологический демонстратор NASA LCRD, который должен будет продемонстрировать скорость 1,2 Гбит/с. На сегодняшний день лазерная связь еще не стала мейнстримом, но ее достоинства гарантируют ей дальнейшее развитие в ближайшие десятилетия. Но в более отдаленной перспективе может быть использован и другой диапазон.

Рентгеновское излучение имеет еще меньшую длину волны (т.е. большую частоту), слабо затухает и имеет низкую расходимость. Таким образом, рентгеновский диапазон обещает еще более высокую скорость передачи данных. На сегодняшний день технология находится на стадии ранних экспериментов, потому что нужно решить технические сложности создания мощного и эффективного излучателя, а также чувствительного приемника. Уже сейчас очевидно, что классические рентгеновские трубки в качестве излучателей не подходят. Недавно был предложен способ, при котором модулированное ультрафиолетовое излучение светодиода попадает на фотокатод, в результате чего получается поток электронов, который разгоняют, а их торможение в мишени испускает поток уже рентгеновских лучей.


Излучатель MXS (внизу) в сравнении с обычной рентгеновской трубкой (вверху), источник

На Международной космической станции с 2017 года работает рентгеновский телескоп NICER. В мае 2019 на станцию доставили пакет экспериментов STP-H6, в котором был и рентгеновский излучатель MXS. Планировалось провести эксперимент по связи в рентгеновском диапазоне на расстоянии 50 метров - STP-H6 установили в одной стороне ферменной конструкции МКС, а NICER располагался с другой. Громких победных реляций не публиковали, но можно найти информацию о наземном эксперименте на расстоянии 600 метров и полученной скорости 50 Кбит/с.

Вне зависимости от рабочего диапазона, без мощных станций, передающих информацию с большой скоростью на межпланетные расстояния, идиллия из первой части невозможна. Скорее всего, такие станции будут орбитальными - видимый свет неплохо проходит через земную атмосферу, но более эффективный с точки зрения передачи данных ультрафиолетовый диапазон, не говоря уже о рентгеновском, сильно поглощается ей.

Очевидно, что, чем более обжита планета, тем больше контента она будет производить, и тем более мощные станции будут располагаться на ее орбите. Совсем олдфаги могут помнить выходивший в 90-х “вечерний интернет” ныне почившего Антона Носика, у обитателей удаленных и малонаселенных колоний может быть что-то похожее: получили какую-то порцию контента системной инфосферы, исходя из доступных ресурсов (уже сейчас сеть дальней космической связи NASA работает по строгому графику и не может выделить всю свою мощность всем аппаратам), и ждите следующей порции.

Отдельной интересной задачей будет маршрутизация всего этого трафика, чтобы оптимизировать пересылку контента. Также в силу орбитальной механики каждые два года Солнце оказывается на прямой линии между Землей и Марсом, что приводит к двухнедельному перерыву в работе марсоходов и орбитальных аппаратов. Пропорция “две недели каждые два года” говорит, что какие-то ретрансляционные мощности будут использоваться, но качество связи на это время наверняка будет ухудшаться - событие происходит слишком редко, чтобы выделили ресурсы на полную компенсацию эффекта.

Впрочем, гипотетически, для межпланетных ретрансляторов может быть востребована внутренняя Солнечная система - с приближением к Солнцу энергия от него растет пропорционально квадрату расстояния: Меркурий расположен в 2,5 раза ближе к Солнцу, чем Земля, а получает в 6,7 раз больше солнечной энергии.

Из сегодня в завтра


Говоря о межпланетном интернете, конечно же, нельзя не упомянуть подход Delay-Tolerant Networking (DTN). Его начали разрабатывать еще в 1970-х для случая, когда каналы связи в сети ненадежны, то появляются, то исчезают, и он пригоден не только для космического интернета, но и для земных условий. Общий принцип заключается в том, что сообщение для конечного узла может храниться на промежуточных и пересылаться, когда устанавливается связь со следующим узлом. Для того чтобы это было возможно, единица информации, сообщение, содержит в себе гораздо больше данных, чем пакеты в привычных нам сетях, чтобы промежуточные узлы понимали, что с ним делать. Называется это Bundle Protocol. На сегодняшний день выделяют три самые известные реализации протокола Bundle V6 и шесть реализаций V7. Эксперименты по связи при помощи протокола DTN в космосе проводятся с 2008 года.

Среди наиболее активных разработчиков межпланетного интернета можно назвать Консультативный комитет по космическим системам данных (The Consultative Committee for Space Data Systems, CCSDS) и Специальную группу по межпланетным сетевым технологиям (InterPlanetary Networking Special Interest Group IPNSIG), в состав которой входит один из пионеров интернета Винтон Серф. В июне 2021 IPNSIG выпустила документ “Стратегия по разработке межпланетного интернета для человечества”. Их видение будущего уходит вперед максимум на век и указывает на конкретную актуальную задачу - переход от существующих сегодня прямых соединений, в лучшем случае через единичные ретрансляторы, к системе связанных между собой узлов.


Изображение INPSIG/NASA

В стратегии проводятся любопытные аналогии между современным состоянием межпланетного интернета и молодостью сети Интернет. Сейчас межпланетной связью занимаются государственные агентства. Используя эту аналогию IPNSIG считает, что, спустя 30+ лет межпланетный интернет станет совместным полем деятельности государственных агентств, частных компаний и научных учреждений, а спустя 100 лет коммерциализируется и станет автономным, хотя государственные участки в нем никуда не денутся.

На сегодняшний день есть отдельные примеры коллаборации космических агентств разных стран, например, Китайское космическое агентство согласилось предоставить ретранслятор “Цюэцяо”, использующийся сейчас для связи с аппаратом “Чанъэ-4” и ровером “Юйту-2” на обратной стороне Луны, для будущих лунных миссий NASA, но понимания общей выгоды от использования стандартизованного межпланетного интернета пока не заметно. Космические агентства до сих пор предпочитают рассматривать миссии отдельно одну от другой и используют классические системы связи из-за их надежности. Такая логика понятна, но она замедляет реализацию миссий-технологических демонстраторов, которые бы показали преимущества межпланетного интернета и скорее привлекли частников. Для успешного развития также желательно, чтобы сформировалась сильная, но разнообразная группа стран и компаний, потому что одна ведущая страна или компания могут захватить контроль над стандартом.

IPNSIG не видит смысла в детальном планировании на сто лет вперед и ставит актуальную задачу на ближайшее время: масштабное тестирование протокола Bundle в земных условиях для проверки работоспособности существующих реализаций. В истории был успешный относительно похожий распределенный проект SETI@Home, так что задача является принципиально возможной. Следующими задачами являются: проверка взаимной совместимости различных протоколов, продвижение концепции межпланетного интернета, тестовые, а затем и рабочие реализации на отправляющихся в космос миссиях.

Материал подготовлен для блога компании Timeweb.



Все новости по теме на сегодня

Интернет в новостях



Музыкальные новости
Баста

Баста: «Я ходил в компьютерные клубы в Ростове. Любимый боец в MK – Шан Цунг»



Все новости 24/7

Game News

Гайд по фарму золота в Solo Leveling: Arise


Новости 24 часа

Врач Тяжельников рассказал, какое мясо лучше всего подходит для шашлыка


News Every Day

Tyson Fury vs Oleksandr Usyk undercard: Who is fighting on huge Saudi bill?


Українські новини

Депутат Миколаївської облради Кормишкін вперше опублікував своє весільне фото


Авто

На трассе М-4 Дон в этом году отремонтируют 200 км и нанесут экспериментальную разметку


VIP

Культура России: как прошёл конкурс бурятского языка для детей в Бурятии?

Общество

Все общество

Бизнес

Культура

Спорт

Политика

Авторы

Новости тенниса

WTA

Андреева обыграла Паолини и вышла в 1/4 финала турнира WTA в Мадриде



BigPot.Newsреально независимые новости по темам (энциклопедический систематизированный навигатор "Википедия новостей 24/7" c ежеминутным тематическим мониторингом интернет-пространства) в форме аполитичного просветительского интернет-журнала на русском языке, без цензуры, на многоязычной международной веб-платформе 123ru.net в содружестве с более чем 20 000 источников информации во всём мире, сайтом News-Life.pro, глобальными гео-проектами Russian.City и Moscow.Media под патронажем Russia24.pro с уникальным персонифицированным новостным разделом "Региональная власть РФ" без купюр и модерации, а также "VIP-скандалы" в двух цветовых вариантах "День - Ночь" (кнопка справа вверху). Эти новости увидят Ваши внуки (наша система обеспечивает вечное хранение опубликованной информации 24/7). Будьте честными сегодня, чтобы было не стыдно завтра.

Опубликовать свою новость в любом городе и регионе, а также на любом языке мира можно мгновенно — здесь


Ria.city

«Автодор» попросил водителей заправляться заранее после очередей на АЗС на М-12

Около 16,7 тысяч горожан получили новое жилье по реновации на юго-западе Москвы

Электрокроссовер Voyah Free получил новую версию для России. Ее представили в Москве

Свердловская область вошла в топ-5 регионов по объёмам ипотечного кредитования

Новости России

Юные балерины из Тувы выиграли международный конкурс

Команды филиалов приняли участие в турнире по футболу «Энергия Великой Победы»

Магаданцы завоевали медали на Чемпионате России по борьбе джиу-джитсу

В сервисных центрах Apple в РФ закончились оригинальные комплектующие

Экология в России и мире

"Чек Индекс": Продажи новых марок одежды и обуви выросли за год в России на 10 проц

Чтобы кости были крепкими: 10 продуктов, богатых кальцием, которые нужно добавить в рацион

Доля свободных площадей в ТЦ Москвы к лету может сократиться до 6 процентов

6 городов России, где можно увидеть белые ночи кроме Санкт-Петербурга

Спорт в России и мире

Рублёв: быстрая победа над Грикспором связана с тем, что хотел быстрее уйти с корта

Надаль навестил в больнице 16-летнюю российскую теннисистку

Рыбакина узнала неприятную новость перед "казахстанским дерби"

WTA предвкушает дуэль Елена Рыбакина — Юлия Путинцева на турнире в Мадриде

Moscow.media

Культура России: как прошёл конкурс бурятского языка для детей в Бурятии?

Глава Бурятии сообщил о полной ликвидации пожара на площади 16,8 тыс. кв. м

Коршун

ИИ научился подбирать эффективное лечение для предотвращения инсульта

Новости Крыма на Sevpoisk.ru

Певцу Денису Майданову стало плохо на репетиции праздничного концерта

Пользователи Сети обсуждают новое совместное видео Моргенштерна* и Лизы Василенко: «С Диларой он таких эмоций не давал»

Баста: «Я ходил в компьютерные клубы в Ростове. Любимый боец в MK – Шан Цунг»

Вышел трейлер отреставрированной документалки о группе The Beatles

Губернаторы России

В регионах СЗФО спрос на ветеринаров за год вырос на 33%

Брискеты и пастрами из смокера и хрустящие баклажаны с томатами - на площадках фестиваля «Пасхальный дар» представлена интересная гастрономическая программа

Вильфанд: в ближайшие дни в Москве температура будет ниже нормы, ночью возможны заморозки

В мае в Харбине пройдет VIII Китайско-Российское ЭКСПО


Все города России от А до Я

Персональные новости
Арцах

Азербайджанский олигарх Год Нисанов – владелец рынков «Садовод» и «Фудсити» стремительно теряет поддержку элиты после теракта в «Крокусе»


BigPot.News — быстрые и самые свежие тематические новости об известных личностях в России, в Украине, в Беларусии, в Казахстане и за их пределами в календарном формате 24/7 на основе авторской технологичной информационно-поисковой системы Smi24.net с элементами искусственного интеллекта, гео-отбора и возможностью мгновенной публикации авторского контента в категориях News и Life в режиме Free Public



Больше новостей СЕГОДНЯ


BigPot.News — СРОЧНЫЕ новости. Неоспоримое преимущество BigPot.News — максимальная скорость публикаций 24/7. Быстрее нас, СЕЙЧАС, лишь только — ВЕТЕР)

Опубликовать свою новость в любом городе и регионе, а также на любом языке мира можно мгновенно — здесь