星际互联网将如何工作

作者:Kevin Bonsor
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卫星盘旋火星可以帮助通过星际互联网将信息发送回地球。

您几乎可以在世界上任何角落与几乎任何人交谈,几乎立即是因为互联网以及电子通信方面的其他进步。科学家和太空探险家现在正在寻找一种几乎立即沟通的方法超过地球。下一阶段的互联网将使我们进入太阳系的遥远,并为向火星和行星进行载人任务的通信系统奠定基础。

如果我们想了解有关其他行星的更多信息,我们将需要一个更好的通信系统来进行未来的空间任务。如今,与地球上的交流相比,太空的交流以蜗牛的速度移动。有几个原因:

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  • 距离 - 在地球上,我们只是相隔一秒钟的一小部分,使地球通信几乎瞬间在互联网上。但是,当您移入太空时,延迟了几分钟或小时,因为光线必须在发射器和接收器之间行驶数百万英里,而不是数千英里。
  • 视线阻塞 - 任何阻止信号发射器和接收器之间空间的任何东西都可以中断通信。
  • 重量 - 可以改善深空探针沟通的高功率天线通常太重而无法发送太空任务,因为有效负载必须轻巧有效地使用。

在我们看到新世纪初之前,人类很有可能会前往火星。我们将如何与这些遥远的旅行者进行交流?科学家,工程师和程序员已经在努力开发星际互联网这将使我们与探针和人类太空旅行者联系起来,并允许将更多信息发送回地球。如果您曾经想进入太空,那么东西将如何工作将向您展示星际互联网将如何使任何人进入太空 - 互联网允许我们访问外国土地而不离开书桌的方式 - 哪些技术将支持这种天文通信系统。

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接线太阳系

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这样的六个微卫星可能会放入低火星轨道上,以增加火星任务的数据返回。
照片由NASA / JPL提供

看看1997年火星探路者漫游者任务,您将了解太空探险者需要一个星际行星互联网用于深空通信。在任务过程中,探路者的数据以每秒约300位的平均速度回落。最有可能的计算机可以将数据传输至少200倍。火星和地球之间的互联网可能会产生每秒11,000位的数据传输率。这仍然比计算机的传输速率要慢得多,但是足以发送火星表面的更详细的图像。火星网络研究人员认为,转移率最终可能会达到每秒约1兆字节(8,288,608位),并允许任何人进行虚拟旅行前往火星。

星际互联网就像地球的互联网大规模一样,并有所改进。这是拟议的星际互联网的三个基本组成部分:

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  • NASA的深空网络(DSN)。
  • 传输数据的新协议。
天线的DSN阵列将用于通过行星际互联网发送和接收数据。“width=
DSN 一系列天线将用于通过星际互联网发送和接收数据。
照片由NASA / DSN提供

DSN是NASA使用的国际天线网络,以跟踪星际航天航天台的数据和控制导航。它旨在允许与航天器的连续无线电通信。但是,最近的太空任务已经失去了与DSN的沟通,包括1999年的火星气候轨道和火星极地着陆器任务。在加利福尼亚,澳大利亚和西班牙有三个全球设施,构成了DSN。每个设施配备一个111英尺(34米)直径高效率天线,一个111英尺的梁波导天线(加利福尼亚州三个),一个85英尺(26米)天线,一个230英尺(70-米)天线和一个36英尺(11米)的天线。

在星际星际中互联网,DSN将是地球的门户或该互联网的门户。在由Miter Corp.这是一家正在为星际互联网研究提供资金的公司,研究人员认为,DSN的天线可以指向火星,每天至少将地球和火星连接至少12个小时。旋转火星的卫星应提供两个行星之间的全职连接。火星漫游者,调查或人类殖民地将为星际互联网提供火星门户。

在火星网络计划下,DSN将与六个微卫星和一个大的星座相互作用马尔萨特卫星放置在低火星轨道上。这六个微型物质是地球表面上或附近的飞船的继电器卫星,它们将允许更多数据从火星任务中返回。Marsat将从每个较小的卫星中收集数据,并将其光束到地球。根据火星网络官员的说法,它还将保持地球和遥远的航天器连续连接,并允许地球的高带宽数据和视频。NASA早在2003年就可以发射微型,到2009年,六微米恒星旋转火星。所有这些日期仍然非常暂定。

程序员正在开发Internet文件传输协议,以传输消息并克服延迟和中断。该协议将像在地球上运行的Internet协议(IP)和传输控制协议(TCP)一样充当整个系统的骨干。IP和TCP于1970年代由Vinton Cerf博士共同开发,是我们基于地球的互联网的Messenger服务。这两个协议将传输消息分解为小型数据单元的包,并将其路由到指定的目的地。

CERF是正在开发新协议的科学家团队的一部分,以在行星和航天器之间的长距离内实现可靠的文件传输。即使在传输过程中丢失了一些数据包,该新的空间协议也必须保持Internet运行。它还必须阻止在越过数百万英里时捡起的噪音。空间协议的一个想法称为包裹传输协议(PTP),它将在每个行星的网关上存储和转发数据。该协议将处理发送到网关的信息请求并将其转发到最终目的地。然后,网关将检查,处理和转发信息返回其到达的路径。

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天文挑战

行星际互联网将使数据在地球和探针和其他航天器之间的移动速度大大更快。在我们计划通过网络空间前往火星的虚拟旅程之前,工程师需要克服一些挑战。这些挑战是:

  • 光速延迟。
  • 黑客闯入的可能性。

在地球上,连接到互联网的两台计算机最多只有几千英里。由于光线以每秒186,000英里的速度行驶,因此只需几个部分即可将数据包从一台计算机发送到另一台计算机。相比之下,地球上的一个站点与火星上的距离之间的距离可以在3800万英里(5600万公里)至2.48亿英里(4亿公里)之间。在这些距离上,无线电信号到达接收站可能需要几分钟或几个小时。星际互联网将无法复制您使用的互联网的实时即时性。商店和前向方法将允许发送信息,并克服由于延迟引起的数据而丢失的问题。

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卫星火星网络将是距地球数千万英里或数亿英里的地方,这意味着当它们出错时很难在那里解决问题。这些卫星的组成部分必须比那些绕地球的组成部分更可靠。

黑客对星际互联网构成最大威胁。导航或通信系统的闯入和腐败可能对太空任务造成灾难性的灾难,甚至导致载人飞船任务的死亡。开发人员正在采取一切预防措施来设计能够控制访问的系统。所选的协议必须对黑客无法穿透,这是地球上不可能的。开发人员可以将用于金融交易的安全插座层(SSL)协议作为保护行星际互联网的模型。

行星际互联网可能会在十年内将我们连接到火星,并在几十年中将我们连接到其他行星。不再需要进入太空体验太空旅行。取而代之的是,空间将直接带到您的桌面。通过提高数据速率传输的增强功能,您和我很快就可以进行虚拟的太空旅行到火星山,土星的戒指或木星上的巨大位置。

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