Автор: Александр @Belisckner. Не так давно НАСА заявило о том, что планирует вернуть людей на Луну. Такие же планы есть у некоторых других стран, включая Китай и Индию, а также у частных космических компаний — без Маска и здесь не обошлось. Скорее всего, хотя бы часть этих планов будет реализована в ближайшее время.

И для этого на Луне нужна сетевая инфраструктура, которая обеспечит связь между колонистами, отдельными устройствами, а также Землей и Луной. Связь нужна везде, включая обратную сторону нашего спутника, и НАСА уже сейчас готовит проект по разворачиванию лунной сети. Название проекта говорит само за себя — LunaNet. Под катом — подробности.

Обратная сторона Луны

Во времена миссий «Аполлон» связь с Землей можно было держать только с видимой стороны Луны. Канал связи был не очень быстрым — передавались лишь телеметрия и изображения с минимальным качеством. Сейчас есть технологии, позволяющие обеспечить широкий канал связи не только Луны с Землей, но и отдельных объектов на поверхности естественного спутника Земли — как на обратной, так и на видимой стороне.

Пример реализации связи объектов на обратной стороне Луны с Землей уже есть — это Chang'e 4 и аппарат, посетивший Луну в прошлом году. Оба они использовали для передачи данных ретрансляционный спутник Queqiao. Но масштабные экспедиции требуют более надежного канала связи — да и не факт, что китайцы с радостью будут предоставлять доступ к своему спутнику всем и каждому. Кроме того, срок эксплуатации спутника составляет около 5 лет, а работает он с 2018 года. Так что в ближайшем будущем он, скорее всего, прекратит работу.

Ближе к делу

Специалисты НАСА и представители научных организаций других стран разработали проект создания лунной сети. LunaNet, согласно плану, представляет собой сеть лунных спутников, поверхностных вышек и стационарных ретрансляторов. Кроме связи, спутники будут выполнять роль GPS-модулей, точно указывая координаты разных объектов на Луне и время. Это крайне необходимо для освоения естественного спутника Земли. Изначально на Луну планируется присылать роботов, и чем точнее они будут ориентироваться, тем лучше.

Этим роботам на первых порах будет хватать каналов связи с минимально необходимой пропускной способностью. С увеличением количества устройств, а потом — и людей, на поверхности Луны сеть планируется масштабировать, постепенно увеличивая количество спутников.

LunaNet будет включать три основных типа сервисов:

• Сетевые сервисы, способные передавать данные между узлами и обеспечивающие требования конфиденциальности, целостности и доступности.
• Службы определения местоположения, навигации и времени для определения ориентации и скорости, а также синхронизации и распространения данных. Эти услуги могут использоваться для поиска и спасания, наземной навигации и отслеживания местоположения. «Навигация позволяет миссиям определять положение и скорость, планировать передвижение объектов, выполнять маневры, а также показывать время с точностью, соответствующей требованиям миссии», — заявили исследователи Годдарда.
• Научные службы, обеспечивающие ситуационные оповещения и выполнение измерений. Службы могут не только проводить дальнейшие исследования, но помогать прогнозировать вспышки на Солнце, влияющие на космическую погоду, и предоставлять информацию об уровне излучения.

С расширением присутствия на Луне сеть LunaNet, возможно, станет предоставлять и коммерческие сервисы — в том случае, если в проекте примут участие корпорации.

Проект создания лунной сети будет реализовываться поэтапно, он состоит из трех фаз:

• 1 фаза. Текущий момент — 2024 год. На Луну отправляются небольшие автоматические станции и пилотируемые аппараты для повторного посещения Луны людьми. LunaNet начинает обеспечивать связь на базовом уровне. Минимум один спутник обеспечит связь с обратной стороной Луны и полюсами.
• 2 фаза. 2024–2028 годы — масштабирование миссии, основание небольшой обитаемой научной станции. Количество таких станций и автоматических аппаратов будет увеличиваться. Сеть масштабируется.
• 3 фаза. После 2028 года. Людей и аппаратов на Луне будет становиться все больше. Начнется тестирование марсианских миссий — в условиях Луны будет отрабатываться посадка, разворачивание «лагеря» и т.п. Сеть выйдет на максимальную мощность. К тому времени появится и базовая марсианская сеть — MarsNet. Марс, Луна и Земля будут связаны этой сетью.

Для лунной сети разработан специализированный протокол, который получил название DTN (disruption tolerant networking, сеть, устойчивая к разрывам). В этой сети действительно не будет «ни единого разрыва», поскольку разработчики задействуют механизм промежуточного хранения информации вместе с автоматической повторной передачей. Такой вариант даст возможность гарантировать, что данные дойдут до места назначения.

4G на Луне и немного проблем

В рамках реализации общего проекта на поверхности спутника Земли будет развернута 4G-связь. Заниматься разворачиванием соответствующей инфраструктуры и разработкой лунных базовых станций и прочего оборудования будет Nokia вместе с космической компанией Intuitive Machines.

Все бы хорошо, но 4G, скорее всего, будет мешать работе астрономов на Земле. В 2015 году на Хабре публиковалась история с крупнейшим в Австралии радиотелескопом Parkes. Примерно два раза в год сотрудники обсерватории получали странные сигналы из космоса. Названные «перитонами», они поступали не из конкретной области небесного свода, а сразу отовсюду. Это было настолько странно, что ученые сразу предположили: сигналы имеют земное происхождение.

Изначально считалось, что источник сигнала — молния или какое-то иное атмосферное явление. Но в итоге выяснилось, что все гораздо прозаичнее: «перитоны» излучает микроволновка, установленная в подсобке. Сигналы появляются в том случае, если дверцу микроволновки открыть до завершения ее работы.

В общем, любой искусственный сигнал может испортить астрономам чистоту наблюдений или вовсе сделать их работу невозможной. И сейчас специалисты по радиоастрономии переживают из-за проекта NASA и Nokia. Ведь если они могут засечь телефонный звонок на Марсе, то что сделает с радионаблюдениями мобильная 4G-сеть на Луне? Ответ очевиден — усложнит работу ученых.

Но достоинств у LunaNet гораздо больше, чем недостатков. В частности, ученые получат новые возможности по изучению космоса за пределами Солнечной системы. Если разместить радиотелескоп на обратной стороне Луны, то радиосвязь с Земли никак не будет влиять на его работу — радиоволны с нашей планеты будут блокироваться сотнями километров лунных пород.

Ну и когда LunaNet станет полностью работоспособной, это поможет быстрее и эффективнее изучать и осваивать саму Луну, что является одной из важных задач для человечества.