Una mejor red para el espacio ultraterrestre

Habiendo diseñado los protocolos de red que lanzaron Internet, Vino ciervo ahora quiere poner el mismo tipo de red de comunicaciones robusta en el espacio exterior. Actualmente, los astronautas y las naves espaciales robóticas se comunican con la Tierra mediante enlaces de radio punto a punto y esquemas de comunicaciones que se adaptan a casi todas las misiones nuevas. Esto inhibe la interoperabilidad y la reutilización de los equipos de comunicaciones y, a medida que aumenta el número y la complejidad de las misiones, solo se volverá más problemático.

Espacio de networking: Vint Cerf, cocreador de Internet y vicepresidente de Google, está diseñando protocolos para una red de comunicación espacial robusta, inspirada en Internet terrestre. Cerf está trabajando con un equipo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (donde también es científico visitante) y en la Corporación MITRE, con sede en Washington, DC.

Cerf, que es el vicepresidente de Google y evangelista jefe de Internet, está trabajando con un equipo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA ( JPL ), donde también es científico visitante, y en el Corporación MITRE , con sede en Washington, DC, para diseñar e implementar un nuevo esquema revolucionario para la comunicación espacial. El proyecto, denominado Internet interplanetario, se probará a bordo del Estación espacial internacional (ISS) en 2009, y Cerf espera que para 2010 se diseñen nuevas misiones espaciales para utilizar los protocolos.

En última instancia, la red podría interconectar naves espaciales tripuladas y robóticas, formando la columna vertebral de un sistema de comunicaciones que atraviesa el sistema solar.

Revisión de tecnología Brittany Sauser se puso al día con Cerf para discutir los detalles del proyecto.

Revisión de tecnología : ¿Cuál es el propósito de Internet interplanetario?

Vino ciervo : El proyecto comenzó hace 10 años como un intento de averiguar qué tipo de estándares técnicos de redes serían útiles para respaldar la comunicación interplanetaria. Tenga en cuenta que hemos estado volando equipos robóticos a los planetas internos y externos, asteroides, cometas y demás desde la década de 1960. Hemos podido comunicarnos con esos dispositivos robóticos y con misiones tripuladas utilizando comunicaciones de radio punto a punto. De hecho, para muchas de estas misiones, usamos un sistema de comunicaciones dedicado llamado Deep Space Network ( DSN ), construido por JPL en 1964.

Pero un problema con las comunicaciones espaciales ha sido el uso limitado de estándares. Cuando lanzamos una nave espacial con un conjunto único de sensores a bordo, a menudo terminamos escribiendo un software especial de comunicación y aplicación que se adapta a los sistemas de sensores y manipuladores de esa nave espacial. En el mundo de Internet, utilizamos estándares denominados paquete de protocolos TCP / IP (conmutación de paquetes y métodos de almacenamiento y reenvío) para permitir que muchos dispositivos diferentes, miles de millones de cosas, interactúen de manera compatible entre sí. El equipo se propuso desarrollar un conjunto de protocolos que nos permitieran tener el tipo de flexibilidad de red en el espacio que tenemos en la Tierra. El proyecto de Internet interplanetaria se trata principalmente de desarrollar un conjunto de estándares de comunicación y especificaciones técnicas para respaldar una red rica en entornos espaciales.

NIÑOS : ¿Cuáles son los desafíos de construir una red de este tipo en el espacio?

U : Empezamos trabajando en un conjunto de protocolos que podrían abordar dos propiedades muy importantes de la comunicación espacial. El primero es el retraso. Las distancias entre los planetas son muy grandes. Por ejemplo, cuando la Tierra y Marte están más cerca, todavía se necesitan 3,5 minutos para que se propague una señal de radio que se mueve a la velocidad de la luz. Si yo estuviera en Marte y tú en la Tierra, tomaría siete minutos en el mejor de los casos antes de que escucharas una respuesta. Cuando la Tierra y Marte están más alejados, el viaje de ida y vuelta dura 40 minutos. La razón por la que podemos hablar de un lado a otro en la Tierra con tanta facilidad es que los tiempos de propagación son muy cortos en comparación.

El otro problema es que los planetas y sus satélites están en movimiento y la mayoría están girando. La rotación de los planetas significa que si estás hablando con algo que está en la superficie del planeta, puede girar fuera de la línea de visión para que no puedas hablar más con él, hasta que el dispositivo en la superficie gire de nuevo a la vista. Lo mismo podría decirse de algunos satélites en órbita. Debe desarrollar protocolos que aborden el hecho de que no siempre puede comunicarse con la otra parte: la comunicación se retrasa y puede interrumpirse. Así que eso es lo que diseñamos: un sistema de red tolerante a retrasos e interrupciones [DTN]. Nos permitirá mantener las comunicaciones de manera más eficaz, obteniendo muchos más datos porque no tenemos que estar en línea directa con el destinatario final para transferir datos. Se propondrá que los nuevos protocolos sirvan como posible estándar internacional para las redes espaciales.

NIÑOS : ¿Cómo funciona este nuevo protocolo, el sistema de red tolerante a retrasos e interrupciones?

U : Estamos utilizando métodos de almacenamiento y reenvío [enrutamiento de información a través de hosts que la retienen hasta que se pueda establecer un enlace de comunicaciones] similares al diseño de TCP / IP para satisfacer los requisitos de comunicación espacial. Pero nuestro nuevo protocolo de paquete se basa en los principios de DTN. Tenemos que hacer frente al hecho de que existe un potencial muy alto de retrasos e interrupciones en el sistema. Por ejemplo, Plutón está muy lejos, del orden de tres a cinco mil millones de millas y alrededor de 12 horas de ida y vuelta. El uso del protocolo de paquete DTN nos permite diseñar configuraciones de misión más complejas que involucran muchos dispositivos en la superficie de los planetas y en órbita alrededor de ellos. En Marte, por ejemplo, hay cuatro orbitadores y tres naves espaciales operacionales y aterrizadas. Esperamos poder usar los protocolos TCP / IP estándar en la superficie de los planetas y dentro de las naves espaciales, pero usaremos los protocolos DTN para las comunicaciones de distancia interplanetaria.

NIÑOS : ¿Esto requerirá poner nueva infraestructura en el espacio?

U : La respuesta es sí y no. Por ejemplo, la nave espacial Deep Impact [ahora llamada EPOXI] ya está en órbita alrededor del sol. Se utilizó para lanzar una sonda a un cometa para examinar su interior. EPOXI se está reutilizando temporalmente para probar los nuevos protocolos DTN. La nave tiene procesamiento, memoria, equipo de radio y paneles solares para generar energía, por lo que no tenemos que instalar nuevo hardware. Solo tenemos que cargar un nuevo software. Tenemos la suerte de no tener que desplegar ningún equipo nuevo todavía, pero los protocolos DTN eventualmente tienen que aparecer en una cantidad bastante significativa de dispositivos en el sistema para crear el tipo de red que pueda satisfacer las necesidades de comunicación espacial. Algunas naves espaciales especializadas podrían convertirse en enrutadores de almacenamiento y reenvío. Cada vez que se lanza una nueva misión, utilizando el protocolo de paquete estándar, los activos de la misión anterior que todavía están en funcionamiento podrían usarse para respaldar los requisitos de comunicación de la nueva misión. De esta manera, esperamos acrecentar una especie de red troncal interplanetaria.

NIÑOS : ¿Cómo maneja los problemas de seguridad?

U : Hay problemas de seguridad y hemos tenido mucho cuidado de incorporar defensas en el diseño básico. Cada nodo con reconocimiento de paquetes verificará la identidad de cualquier otro nodo con el que se esté comunicando y se negará a reenviar datos de cualquier nodo que no reconozca. Utilizaremos métodos de autenticación sólidos, métodos de comunicación criptográfica, para asegurarnos de que las partes que utilizan los recursos estén autorizadas para hacerlo.

NIÑOS : ¿Cuál es la mayor ventaja de crear nuevos protocolos para la comunicación espacial?

U : La parte importante aquí es que tenemos protocolos estandarizados que permitirán la interconexión de varias naves espaciales lanzadas por todas las naciones espaciales. Con el tiempo, a medida que se lanzan nuevas misiones, comienzas a desarrollar una capacidad troncal. Cada vez que pones una nueva misión, básicamente estás poniendo otro nodo potencial en la red. Nuestra esperanza a corto plazo es comenzar a colocar aplicaciones de protocolo de paquetes / DTN en Internet de manera terrestre, y también colocarlas en la Estación Espacial Internacional para su prueba. Con el tiempo, esperamos tener esta capacidad en funcionamiento todo el tiempo, y luego, cuando se lancen nuevas misiones en el espacio profundo utilizando estos protocolos estándar, se convertirán en parte del sistema de comunicaciones interplanetarias.

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