インターネットやその他の電子通信の進歩により、世界中のほぼすべての人とほぼ瞬時に話すことができます。科学者や宇宙探検家は現在、地球を越えてほぼ瞬時に通信する方法を探しています。インターネットの次の段階では、私たちを太陽系のはるか遠くまで連れて行き、火星やその先の惑星への有人ミッションのための通信システムの基礎を築きます。
他の惑星についてもっと知りたい場合は、将来の宇宙ミッションのためのより良い通信システムが必要になります。今日、宇宙でのコミュニケーションは、地球でのコミュニケーションに比べてカタツムリのペースで進んでいます。これにはいくつかの理由があります。
- 距離は-地球上で、私たちはのほんの一部です光インターネット上で地球の通信はほぼ瞬時に作り、離れ秒。ただし、宇宙にさらに移動すると、送信機と受信機の間で光が数千マイルではなく数百万マイル移動する必要があるため、数分または数時間の遅延が発生します。
- 見通し内の障害物-信号の送信機と受信機の間のスペースを遮るものはすべて、通信を中断する可能性があります。
- 重量-ペイロードが軽くて効率的に使用されなければならないため、深宇宙探査機との通信を改善する高出力アンテナは、宇宙ミッションで送信するには重すぎることがよくあります。
新しい世紀の始まりを見る前に、人間が火星に旅行する可能性は十分にあります。これらの遠方の旅行者とどのようにコミュニケーションを取りますか？科学者、エンジニア、プログラマーはすでに、私たちをプローブや人間の宇宙旅行者に接続し、より多くの情報を地球に送り返すことを可能にする惑星間インターネットの開発に取り組んでいます。宇宙に旅行したいと思ったことがあるなら、この版のHow Stuff Will Workは、惑星間インターネットがどのように誰もが宇宙に旅行できるようにするかを示します-インターネットが私たちの机を離れることなく外国を訪問する方法- -そして、どのような技術がそのような天文通信システムをサポートするのか。
ソーラーシステムの配線
1997年のマーズパスファインダーローバーミッションを見てください。宇宙探検家が深宇宙通信のために惑星間インターネットを必要としていることがわかります。パスファインダーからのデータは、ミッション中に平均で毎秒約300ビットの速度で戻ってきました。ほとんどの場合、コンピュータはそれより少なくとも200倍速くデータを転送できます。火星と地球の間のインターネットでは、11,000ビット/秒のデータ転送速度が得られる可能性があります。それでもコンピュータの転送速度よりもはるかに遅いですが、火星の表面のより詳細な画像を送り返すには十分です。火星ネットワーク 研究者は、転送速度が最終的に1秒あたり約1メガバイト（8,288,608ビット）になり、誰でも火星への仮想旅行を行えるようになると考えています。
惑星間インターネットは、大規模でいくつかの改良が加えられた地球のインターネットのようなものです。提案されている惑星間インターネットの3つの基本コンポーネントは次のとおりです。
- NASAのディープスペースネットワーク（DSN）。
- 火星周辺の6つの衛星コンステレーション。
- データを転送するための新しいプロトコル。
DSNは、NASAがデータを追跡し、惑星間宇宙船のナビゲーションを制御するために使用するアンテナの国際ネットワークです。宇宙船との継続的な無線通信を可能にするように設計されています。しかし、1999年のマーズクライメイトオービターやマーズポーラーランダーミッションなど、最近の宇宙ミッションはDSNとの通信を失っています。DSNを構成する3つのグローバル施設がカリフォルニア、オーストラリア、スペインにあります。各施設には、直径111フィート（34メートル）の高効率アンテナが1つ、111フィートのビーム導波管アンテナが1つ（カリフォルニアでは3つ）、85フィート（26メートル）のアンテナが1つ、230フィート（70-メートル）アンテナと1つの36フィート（11メートル）アンテナ。
惑星間インターネットでは、DSNはそのインターネットへの地球のゲートウェイまたはポータルになります。惑星間インターネット研究に資金を提供しているMITRECorp。が発表した論文では、研究者は、DSNのアンテナを火星に向けて、地球と火星を毎日少なくとも12時間接続できると示唆しています。火星を周回する衛星は、2つの惑星間のフルタイムの接続を提供する必要があります。火星のローバー、探査機、または人間のコロニーは、惑星間インターネットへの火星ポータルを提供します。
火星ネットワーク計画では、DSNは、火星の低軌道に配置された6つのマイクロサテライトと1つの大きな火星衛星のコンステレーションと相互作用します。これらの6つのマイクロサットは、惑星の表面またはその近くにある宇宙船の中継衛星であり、火星ミッションからより多くのデータを返すことができます。マルサットは、それぞれの小型衛星からデータを収集し、それを地球に向けて送信します。火星ネットワークの関係者によると、それはまた、地球と遠くの宇宙船を継続的に接続し続け、惑星の高帯域幅のデータとビデオを可能にするでしょう。 NASAは早くも2003年にマイクロサットを打ち上げ、2009年までに6マイクロサットの星座が火星を周回する可能性があります。2007年には、マルサットは星座よりわずかに高い軌道に配置される予定です。これらの日付はすべて、まだ非常に暫定的なものです。
プログラマーは、メッセージを送信し、遅延や中断を克服するためのインターネットファイル転送プロトコルを開発しています。このプロトコルは、インターネットプロトコル（IP）と伝送制御プロトコル（TCP）が地球上で動作するのと同じように、システム全体のバックボーンとして機能します。 1970年代にVintonCerf博士によって共同開発されたIPとTCPは、地球ベースのインターネットのメッセンジャーサービスです。これらの2つのプロトコルは、送信されたメッセージを小さなデータユニットのパケットに分割し、指定された宛先にルーティングします。
Cerfは、惑星と宇宙船の間の長距離で信頼性の高いファイル転送を可能にする新しいプロトコルを開発している科学者のチームの一部です。この新しい宇宙プロトコルは、送信中にデータの一部のパケットが失われた場合でも、インターネットを実行し続ける必要があります。また、数百万マイルを横断するときに拾うノイズを遮断する必要があります。宇宙プロトコルの1つのアイデアは、小包転送プロトコル（PTP）と呼ばれ、各惑星のゲートウェイでデータを保存および転送します。プロトコルは、ゲートウェイに送信された情報要求を処理し、それを最終的な宛先に転送します。次に、ゲートウェイは情報をチェックし、処理して、到達したパスに転送します。
天文学的な課題
惑星間インターネットは、地球と、数百万マイル離れたプローブや他の宇宙船との間でデータを大幅に高速に移動させます。サイバースペースを介した火星への仮想の旅を計画する前に、エンジニアはいくつかの課題を克服する必要があります。これらの課題は次のとおりです。
- 光速の遅延。
- 衛星のメンテナンス。
- ハッカーの侵入の可能性。
地球上では、インターネットに接続された2台のコンピューターは、せいぜい数千マイルしか離れていません。光は毎秒186,000マイルで移動するため、あるコンピューターから別のコンピューターにデータのパケットを送信するのにかかる時間はほんの数分の1秒です。対照的に、地球上のステーションと火星上のステーションの間の距離は、3800万マイル（5600万km）から2億4800万マイル（4億km）の間になる可能性があります。これらの距離では、無線信号が受信ステーションに到達するまでに数分または数時間かかる場合があります。惑星間インターネットは、使用しているインターネットのリアルタイムの即時性を複製することはできません。ストアアンドフォワード方式では、情報をバンドルで送信し、遅延によるデータの損失の懸念を克服できます。
火星ネットワークの衛星は地球から数千万マイルから数億マイル離れているため、問題が発生したときに問題を解決するためにそこにたどり着くのは困難です。これらの衛星のコンポーネントは、地球を周回するものよりもはるかに信頼性が高い必要があります。
ハッカーは惑星間インターネットに最大の脅威をもたらします。ナビゲーションまたは通信システムの侵入と破損は、宇宙ミッションにとって悲惨なものになる可能性があり、有人宇宙船ミッションでさえ死に至る可能性があります。開発者は、アクセスを制御できるシステムを設計するためにあらゆる予防策を講じています。選択されたプロトコルは、ハッカーが侵入できないようにする必要があります。これは、地球上では不可能なことです。開発者は、惑星間インターネットを保護するためのモデルとして、金融取引に使用されるSecure Sockets Layer（SSL）プロトコルを検討する場合があります。
惑星間インターネットは、おそらく私たちを10年以内に火星に、そしてその後の数十年で他の惑星に接続するでしょう。宇宙旅行を体験するために宇宙に行く必要はもうありません。代わりに、スペースがデスクトップに直接表示されます。データレート転送を強化するために行われた機能強化により、あなたと私はすぐに火星の山、土星の環、または木星の巨大なスポットへの仮想宇宙旅行に参加できるようになるかもしれません。
