Питання та відповіді про зв'язки і техніки у космосі. Частина 1

Космос завжди цікавило людину, а коли у людей з'явилася можливість побувати там, питань, мабуть, тільки додалося. Але сьогодні можна отримати відповіді на них практично з перших рук — багато космонавти ведуть блоги і раді поспілкуватися з передплатниками, а НАСА публікує величезну кількість фотографій, результатів досліджень, проектів майбутніх космічних місій і цікавих фактів.

Тому дізнатися, як влаштоване життя космонавтів на орбіті або технології використовуються за межами нашої планети, може кожен. Ми вирішили знайти відповіді на кілька цікавих питань про зв'язок, пристосунки і комунікаціях в космосі.


/ Flickr / NASA Goddard Space Flight Center (вид з російського сегмента МКС) / CC

Як космонавти на МКС виходять в мережу?
Раніше у космонавтів не було можливості підключатися до інтернету. Всі публікації в Twitter, наприклад, робилися з Землі: повідомлення з МКС передавалися через низхідні лінії зв'язку в центр управління польотами, де їх вже розміщували в профілях космонавтів.

У січні 2010 року на станції з'явилася мережа Crew Support LAN, з'єднання стало здійснюватися через орбітальний телекомунікаційний супутник. Ще один спосіб виходу в інтернет — віддалений доступ до комп'ютера на Землі. Перший космічний твіт був опублікований американським астронавтом Тімом Кримером (Tim Krimer).

Досі основним способом зв'язку з МКС залишається радіо. Переваги очевидні — не потрібно ніякого спеціального устаткування (тільки антена і передавач), і атмосфера не блокує радіохвилі (детальніше тут). Для передачі інформації в космос використовується Ku- (12-18 ГГц) і S-діапазон (2-4 ГГц). Сигнал спрямовується на супутник, який перенаправляє його в бік МКС, де його приймають за допомогою антени, а потім на комп'ютер завантажується, наприклад, електронний лист.

На російських сегментах станції існує своя, окрема система радіозв'язку «Ліра» і супутникова система ретрансляції даних «Промінь». Вже наступного року вона зможе замінити американську систему зв'язку, яку російські космонавти змушені використовувати сьогодні. Правда, швидкість радіозв'язку, яка залежить від відстані, залишає бажати кращого.

І в 2015 році астронавти все ще не були задоволені якістю зв'язку. Наприклад, Скотт Келлі (Scott Kelly) поскаржився на своїй сторінці в Twitter на швидкість інтернету, яка ще повільніше, ніж коли-то була на Землі при доступі через модем. Але представник НАСА Ден Хуот (Dan Huot) не згоден з такою характеристикою зв'язку. Він считает, що швидкість з'єднання на борту достатньо хороша, а головне ширина каналу дозволяє відправляти гігабайти відеофайлів кожен день, не перевантажуючи систему. Крім того, у вільний час астронавти можуть навіть дивитися онлайн-трансляції.

Але технології не стоять на місці і сьогодні вже є більш швидкий спосіб передачі даних — DTN (Delay/Disruption Tolerant Networking, архітектура мереж, стійких до затримок і частим обривів зв'язку). У 1990-х до розробки технології підключилося НАСА спільно з Google, а цього літа система була установлена на МКС.

DTN використовує підхід Store-and-forward, який дає можливість зберігати пакети при втрати можливості їх передачі одержувачу. Після отримання надійного маршруту для доставки, передача даних поновлюється. Причому, зберігання службових даних здійснюється в довільних блоках, а не в заголовку пакету. Непогана аналогія з вантажоперевезеннями наведена в вікі.

Як можна зв'язатися з космонавтами?
Багато космонавти ведуть сторінки в соціальних мережах, де з ними можна навіть поспілкуватися, задати питання і просто дізнатися про їх роботу. Деякі з них зараз перебувають на МКС. Серед них — Роберт Шейн Кимброу (Shane Kimborough) — публікує свіжі фотографії Землі і розповідає про свою діяльність. Наприклад, кілька тижнів тому він садив на станції салат-латук. Джефф Вільямс (Jeff Williams) побував на МКС трохи раніше в цьому році, і на його сторінці в Instagram представлена колекція дивовижних знімків і навіть кілька коротких відео. А американський астронавт Рейд Вайзман (Reid Wiseman) взагалі спеціалізувався на вайнах. Якщо перегорнути його сторінку (до листопада 2014), можна знайти відео з нашою планетою в головній ролі, побачити чумацький шлях і поспостерігати за космічними експериментами на борту.

Російський космонавт Олег Артем'єв повернувся з МКС в 2014 році, але продовжує ділитися з передплатниками приголомшливими фотографіями різних частин Землі і хмарних пейзажів. фотоблоге Сергія Рязанського можна знайти гарні знімки різних міст з його останнього польоту в 2013 і подивитися, як проходить підготовка до нових космічних подорожей. А Сергій Волков, під час свого перебування на орбіті в лютому цього року докладно розповідав про роботу на станції, записував відео і ділився цікавими фотографіями: Ельбрус, Єгипетські піраміди і навіть вихід у відкритий космос.

Однак для астронавтів і космонавтів важливіше контакту з передплатниками, безумовно, є спілкування з рідними і друзями. Завдяки сучасним технологіям виходити на зв'язок можна набагато частіше і без посередників. Наприклад, організація неофіційних відео-конференцій, на думку НАСА, позитивно впливає на стан екіпажу під час польоту і допомагає подолати почуття самотності. Психолог Джек Стастер (Jack Stuster), що вивчає вплив ізоляції на психіку, провел цікавий експеримент — він вивчив записи, зроблені астронавтами під час польоту, щоб оцінити їх стан.

Як з'ясувалося, один з перших щасливчиків, який використовував такі нові технології, вважав це спілкування не тільки благом, але і «прокляттям» (див. пункт 4 в источнике). Зв'язок часто заважала: земні новини і плітки не давали зосередитись на роботі, а відповіді деколи доводилося чекати по декілька днів, і здавалося, що час тягнеться набагато довше.

Якими гаджети користуються космонавти?
Телефони, плеєри, планшети та інші пристрої, крім функцій зв'язку, створюють більше домашню і психологічно комфортну атмосферу на МКС. Багато астронавти ведуть блоги і беруть з собою фотоапарати останніх моделей. У червні 2012 НАСА вперше відправило на орбіту кілька iPhone 4s для проведення досліджень за допомогою спеціально створених додатків.

Компанія Odyssey Space Research як раз розробила програму SpaceLab, яка могла використовуватися для бекапів і відновлення стану навігаційної системи. Брайан Ришикоф (Brian Rishikof), генеральний директор компанії, каже, що метою проекту було довести, що пристрій вартістю $500 зі зручним і зрозумілим інтерфейсом може легко замінити дороге апаратне забезпечення космічної станції.

Але, звичайно, потрапити на борт можуть тільки сертифіковані пристрої, які пройшли ретельну перевірку і повністю безпечні. Наприклад, повинен використовуватися певний тип батареї і нетоксичний пластик. Сьогодні на МКС знаходиться 100 ноутбуків на шість членів команди. (Докладніше — в интервью з представником НАСА, відповідальним за обладнання у розділах «Spaceman on a space LAN», «The rise of phones and tablets»). 20% з них є запасними — своїми силами астронавти не завжди можуть впоратися з поломками. 15 використовуються для управління системою космічного літального апарата, а 30 – для щоденних завдань, зберігання даних та інструкцій.

У смартфонів на борту, представлених iPhone і Android Nexus 5, своя функція — за допомогою програми SPHERES з них можна керувати літальними дрона, які виконують деякі дуже небезпечні або, навпаки, рутинні обов'язки замість членів екіпажу. Крім того, НАСА забезпечує всіх учасників місій планшетами: кілька поколінь iPad, в тому числі Air iPad 2, і кілька Microsoft Surface Pro 3. Планшети потрібні для проведення експериментів, запису інформації, розваги та спілкування з родиною.

Якщо припустити, що в майбутньому потрапити в космос зможуть не тільки спеціально підготовлені космонавти, але і звичайні люди (у вигляді космічних туристів), а географія подорожей істотно розшириться, то слід задуматися про гаджетах, які в цьому випадку знадобляться. Шотландський виробник віскі в 2015 році спільно з агентством космічних технологій Open Space розробили спеціальний «космічний стакан», який «працює» навіть в умовах невагомості. Команда Open Space спробувала запропонувати альтернативный сценарій розвитку космічних гаджетів.

Причини, за якими сучасні смартфони не підійдуть для космічних подорожей майбутнього — швидка втрата заряду батареї в умовах невеликої тяжкості і неможливість земних матеріалів переносити різкі перепади температури від -270 до 120 градусів за Цельсієм. Тому смартфон повинен стати голографічним: він зможе матеріалізуватися з повітря, але при цьому відповідати на дотики. Так користувачі зможуть залишатися на зв'язку з друзями, що залишилися на Землі, додати реальних вражень під час гри в «Космічних загарбників» і оновлювати список кращих міжпланетних ресторанів.

P. S. У другій частині нашої розповіді ми обговоримо, чому земне обладнання буває непридатне для використання в космосі і як організувати міжпланетний інтернет.

Про що ще ми пишемо в першому блозі про корпоративному IaaS:


Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.