LunaNet – usługi sieciowe na Księżycu
Mimo sceptycznych głosów na temat eksploracji kosmosu -> https://www.scientificamerican.com/article/why-well-never-live-in-space/ program Artemis jest faktem.
Oficjalne cele programu Artemis są następujące:
- Lądowanie astronautów na Księżycu,
- Budowa stałej bazy księżycowej, która pełnić będzie rolę punktu wyjścia dla przyszłych misji kosmicznych, w tym tych skierowanych na Marsa,
- Prowadzenie badań naukowych i obserwacji astronomicznych w warunkach obniżonej grawitacji i przy braku atmosfery,
- Chociaż nie znajdziemy takich informacji na stronie NASA, nie da się zapomnieć o kwestiach militarnych, geostrategicznych i surowcowych.
W wywiadzie dla Politico szef NASA Bill Nelson powiedział: „To fakt: uczestniczymy w wyścigu kosmicznym”. Oraz o Chińczykach: „I prawdą jest, że lepiej uważać, aby pod pozorem badań naukowych nie dotarli do [istotnego] miejsca na Księżycu. I nie jest wykluczone, że powiedzą: „Trzymajcie się z daleka, jesteśmy tutaj, to jest nasze terytorium”.”
Prawdą jest też, że wielkoskalowy konflikt na Ziemi zacznie się od niszczenia satelitów na niskich orbitach okołoziemskich (LEO) w celu ograniczenia zdolności militarnych przeciwnika, a temu kto kontroluje Księżyc temu łatwiej kontrolować przestrzeń dookoła Ziemi. Amerykański Departament Obrony deklaruje: „Działania w przestrzeni kosmicznej są integralną częścią sposobu w jaki walczy amerykańska armia.”
Ważną częścią planów realizacji zamierzeń geostrategicznych i samego programu Artemis jest komunikacja sieciowa czyli „LunaNet: A Flexible and Extensible Lunar Exploration Communication and Navigation Infrastructure”. Skoro, jak można przypuszczać, LunaNet ma mieć również zastosowania wojskowe, to znaczy, że sieć na Księżycu powstanie.
Z TEGO ARTYKUŁU DOWIESZ SIĘ
ToggleSIEĆ LUNANET
Wymagania odnośnie komunikacji w ramach sieci LunaNet są następujące:
- Interoperacyjność dzięki stosowaniu standardowych rozwiązań komunikacyjnych,
- Obsługa wielu użytkowników i dostawców rządowych i prywatnych,
- Orientacja na dostarczanie usług,
- Skalowalność,
- Otwartość dzięki stosowaniu powszechnie uznanych technologii,
- Odporność na uszkodzenia,
- Bezpieczeństwo i odporność na cyberzagrożenia,
- Możliwość zastosowania technologii LuneNet również na innych ciałach niebieskich.
LunaNet zapewniać będzie komunikację między obiektami na samym Księżycu oraz komunikację z Ziemią. Infrastruktura sieciowa zbudowana będzie w oparciu o punkty węzłowe, które umieszczone zostaną na powierzchni Księżyca, na orbitach okołoksiężycowych oraz na Ziemi lub wokół niej.
- Topologia warstwy sieciowej składać się będzie z węzłów typu store-and-forward, co ma zagwarantować odporność na opóźnienia i przerwy w transmisji.
- Dane wymieniane będą w infrastrukturze multi-hop.
- Dostęp do sieci odbywać się będzie poprzez połączenia z przekaźnikami na powierzchni Księżyca, z przekaźnikami na orbitach okołoksiężycowych lub bezpośrednio z przekaźnikami na Ziemi.
- Przepustowość sieci ma zapewniać możliwość realizacji wielu jednoczesnych strumieni obrazu i głosu w jakości HD.
USŁUGI OFEROWANE PRZEZ SIEĆ LUNANET
LunaNet zapewniać będzie 3 podstawowe typy usług:
- Usługi sieciowe (Net) – usługi przesyłania danych umożliwiające transfer danych między węzłami za pomocą pojedynczego łącza lub kompleksową ścieżką obejmującą wiele węzłów.
- Usługi pozycjonowania, nawigacji i pomiaru czasu (PNT) – usługi określania pozycji i prędkości, oraz synchronizacji i określania czasu. PNT dostarcza również usługi lokalizacyjne w zakresie poszukiwania i ratownictwa.
- Usługi dla zastosowań naukowych (Sci) – usługi zapewniające alerty sytuacyjne i pomiary naukowe, oraz działające na rzecz bezpieczeństwa i ochrony ludzi i mienia. Dane z instrumentów naukowych umożliwią dalsze badania i rozwój technologii na Księżycu.
Usługi sieciowe (Net)
Usługi transmisji danych będą mogły być świadczone na różnych poziomach:
- Na najniższej warstwie komunikacja odbywać się będzie z użyciem usług sieciowych opartych na protokole DTN Bundle Protocol (Delay Tolerant Networking),
- Komunikacja w niektórych częściach sieci LunaNet może być trasowana za pośrednictwem pakietów IP, z zastrzeżeniem, że protokół IP nie gwarantuje dostarczenia danych end-to-end do wszystkich węzłów w większej sieci,
- Niektóre węzły pośrednie mogą przełączać lub przekazywać dane na łączu lub w niższej warstwie, aby zapewnić szybkość lub interoperacyjność.
Cała sieć LunaNet spełniać będzie wymagania w zakresie bezpieczeństwa takie jak poufność, integralność i dostępność.
W chwili obecnej bazowe wymagania dla komunikacji Ziemia / Księzyc to 110Mbps. W roku 2035 ma to być 950Mbps, dzięki uzupełnieniu komunikacji radiowej komunikacją optyczną począwszy od 2029 roku.
Usługi pozycjonowania i nawigacji (PNT)
- Nawigacja na powierzchni Księżyca,
- Śledzenie lokalizacji, w tym akcje poszukiwawczo-ratownicze (SAR),
- Synchronizacja czasu,
- Nawigacja względna,
- Autonomia,
- Prowadzenie i rozpowszechnianie czasu (możliwość śledzenia czasu GPS).
Usługi do zastosowań naukowych (Sci)
Cechy usług:
- Rozproszona infrastruktura umożliwi budowę wydajnej sieci i transmisji danych naukowych z wielu źródeł takich jak czujniki i instrumenty naukowe („geodezja”, radioastronomia),
- Pomiary zachowania Słońca umożliwią wczesne reagowanie na zdarzenia, które mogą zagrażać bezpieczeństwu ludzi. Konieczne jest wykorzystanie monitorowania miękkiego promieniowania rentgenowskiego i cząstek energii słonecznej (SEP) w konfiguracji heterogenicznej:
- Promienie rentgenowskie docierają ze Słońca w ciągu 8 minut od rozpoczęcia zdarzenia,
- Przybycie cząstek energii słonecznej (SEP) następuje w 200 minut od rozpoczęciu zdarzenia.
PODSUMOWANIE
- Realizacja programu i misji Artemis wymaga wykorzystania wysokiej jakości infrastruktury komunikacyjnej, która powinna być niezawodna, elastyczna i skalowalna. Architektura LunaNet jest otwarta i jest opracowywana nie tylko przez NASA, ale także inne agencje rządowe, organizacje międzynarodowe, partnerów handlowych i uniwersytety.
- Użytkownicy, zarówno ludzie, jak i roboty (!), będą mogli korzystać z funkcjonalności sieci podobnej do tej dostępnej na Ziemi.
- Architektura DTN umożliwia budowanie infrastruktury etapami, które nie wymagają ciągłej łączności typu end-to-end dla wszystkich użytkowników. Ponadto architektura sieci oparta na DTN będzie w pełni przystosowana do wykorzystania na Marsie i w innych miejscach, gdzie prędkość opóźnień świetlnych do Ziemi jest znacznie większa niż między Księżycem a Ziemią.
- Usługi związane z pozycją, nawigacją i synchronizacją (PNT) oraz zastosowania naukowe, obserwacja kosmicznej pogody (SpWx), mają kluczowe znaczenie dla użytkowników przestrzeni i powierzchni Księżyca, a także bezpieczeństwa astronautów.
- Architektura ta bezpośrednio wspiera program Artemis, którego celem jest zapewnienie obecności na Księżycu do 2028 r.
- Architektura sieciowa LunaNet umożliwia partnerstwa komercyjne, międzyagencyjne (rządu USA) i międzynarodowe oraz możliwości widoczne w ziemskim Internecie.
- Prace nad LunaNet są mocno zaawansowane zarówno na poziomie koncepcyjnym jak i szczegółowych rozwiązań technicznych.
- Istnieje ścisła współpraca w zakresie opracowywania standardów LunaNet między NASA i ESA (Europejską Agencją Kosmiczną).
ŹRÓDŁA
Opracowanie przygotowano na podstawie materiałów NASA:
- LunaNet: a Flexible and Extensible Lunar Exploration Communications and Navigation Infrastructure -> https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20200001555/downloads/20200001555.pdf
- LunaNet: Empowering Artemis with Communications and Navigation Interoperability -> https://www.nasa.gov/humans-in-space/lunanet-empowering-artemis-with-communications-and-navigation-interoperability/
- LunaNet Overview – NESC Academy -> https://nescacademy.nasa.gov/downloadFile/1208