اینترنت بین سیاره ای رویایی فراتر از جهان ما

با تحولات گسترده یی که انقلاب صنعتی و پس از آن انقلاب الکترونیکی و دیجیتالی به دنبال داشت, اوضاع فرق کرد و انسان ماجراجو توانست بدون دردسر به تمام نقاط کره زمین سفر کند و ناشناخته های بیشتری را بشناسد در حال حاضر به کمک اینترنت و پیشرفت های صورت گرفته در ارتباطات الکترونیک به راحتی می توانیم به سرعت برق با دورافتاده ترین نقاط جهان هم به سادگی ارتباط برقرار کنیم امروزه دیگر همچون گذشته فاصله, یک محدودیت محسوب نمی شود

با تحولات گسترده یی که انقلاب صنعتی و پس از آن انقلاب الکترونیکی و دیجیتالی به دنبال داشت، اوضاع فرق کرد و انسان ماجراجو توانست بدون دردسر به تمام نقاط کره زمین سفر کند و ناشناخته های بیشتری را بشناسد. در حال حاضر به کمک اینترنت و پیشرفت های صورت گرفته در ارتباطات الکترونیک به راحتی می توانیم به سرعت برق با دورافتاده ترین نقاط جهان هم به سادگی ارتباط برقرار کنیم. امروزه دیگر همچون گذشته فاصله، یک محدودیت محسوب نمی شود.

در حال حاضر با حل مشکلات فواصل زمینی، متخصصان سازمان هوافضای ایالات متحده (ناسا) به دنبال روشی برای برقراری ارتباطات پرسرعت با دیگر سیاره ها و فضانوردان مستقر در فضا هستند. بدون شک در آینده یی نزدیک، اینترنت تا اعماق دوردست منظومه شمسی نیز نفوذ خواهد کرد تا بر این اساس سیستمی ارتباطی برای سفر انسان به دیگر کرات هم پایه ریزی شود. سازمان های فضایی به خوبی مطلع هستند که برای شناخت دقیق تر دیگر کرات منظومه شمسی به سیستم ارتباطی پیشرفته تری برای سفرهای فضایی آینده نیاز است. با وجود سرعت رو به افزایش ارتباطات الکترونیکی در جهان، متاسفانه رشد ارتباطات در فضا با سرعت لاک پشت پیش می رود و البته این مساله دارای دلایل مهمی هم نیز هست. اولین دلیل آن فاصله است. اطلاعات روی زمین می تواند حتی با سرعت نور هم حرکت کند (به وسیله فیبر نوری) و همین امر ارتباط همزمان اینترنتی با سراسر جهان را نیز ممکن ساخته است. این در حالی است که هر چه از زمین فاصله بگیریم با تاخیر بیشتری در این زمینه روبه رو خواهیم شد، زیرا نور باید میلیون ها کیلومتر در فضا حرکت کند در حالی که فاصله بین گیرنده و فرستنده در زمین از چند هزار کیلومتر بیشتر نیست.

یکی دیگر از مشکلات ارتباطی فضانوردان، موانع فضایی است. یعنی میلیون ها مانع ناشناخته در فضا وجود دارد و هر آنچه بین فرستنده و گیرنده سیگنال ها قرار گیرد، می تواند به راحتی کانال ارتباطی بین فضانورد و پایگاه زمینی را مسدود کرده و اختلال ایجاد کند. سومین عامل مهم در این زمینه وزن پایگاه های مستقر در فضا است. به عبارت دیگر حمل اشیای سبک وزن به فضا آسان است در حالی که آنتن های قدرتمندی که بتوانند ارتباط با اعماق فضا را تقویت کرده و به بهترین شکل سیگنال های پیام را منتقل کنند، بسیار سنگین و در نتیجه ارسال آنها به فضا غیرممکن است.

اگر نگاه دقیقی به فضاپیمای روباتیک مریخ پیما در سال ۱۹۹۷ داشته باشیم، متوجه می شویم که فضاپیماها برای ارتباط با زمین از اعماق فضا، به ارتباط ویژه و گسترده یی نیاز دارند. در ماموریت مریخ پیمای روباتیک سال ۱۹۹۷، اطلاعات با سرعت ۴۰۰ بیت در ثانیه به زمین ارسال می شد در حالی که هم اکنون کامپیوترهای ما می توانند حداقل با ۵۰۰ برابر این سرعت، اطلاعات را منتقل کنند. «ریچارد ویمبسون» کارشناس ارشد امور هوافضا در مریلند می گوید؛ «در صورت راه اندازی اینترنت بین مریخ و زمین می توان اطلاعات و داده ها را با سرعت یک میلیون بیت در ثانیه منتقل کرد. هر چند این سرعت بازهم از سرعت انتقال روی زمین پایین تر است، ولی برای ارسال تصاویر از دیگر سیارات با جزئیات و شفافیت بالا، کافی است.» پژوهشگران پروژه های سازمان ناسا تخمین می زنند که با آغاز فعالیت شبکه اینترنت فضایی، سرعت آن به تدریج تا ۳ مگابیت در ثانیه هم افزایش می یابد حتی در گام های بعدی افراد معمولی هم می توانند به راحتی همراه با فضانوردان در سفرهای فضایی شرکت داشته باشند.

شبکه ارتباطی میان سیاره یی در واقع نسخه یی از اینترنت زمینی در مقیاس بسیار گسترده تر و با زیرساخت هایی بسیار بیشتر است. سه بخش اصلی این شبکه بزرگ عبارتند از شبکه بین المللی (Deep Space Network) DSN ناسا به اضافه هفت ماهواره کوچک که دور کره مریخ در حرکت هستند و همچنین یک پروتکل جدید برای انتقال اطلاعات. شبکه بین المللی DSN در اختیار سازمان ناسا است و از چندین آتن مخابراتی عظیم تشکیل شده است که از این آنتن ها برای کنترل حرکت فضاپیماهای ناسا در فضا استفاده می شود و به نحوی طراحی شده اند که امکان ارتباط همیشگی رادیویی با فضاپیماها را فراهم می کنند. سازمان ناسا تجهیزات گسترده این شبکه را در سه سایت مختلف واقع در آدلاید استرالیا، جنوب اسپانیا و سن دیگوی کالیفرنیا مستقر کرده است.

در هر یک از این سایت ها، یک دکل آنتن ۳۵ متری با دقت بسیار بالا، یک آنتن ۳۵ متری برای هدایت پهنای امواج، یک آنتن ۲۶ متری، یک آنتن ۷۰ متری و یک آنتن ۱۲ متری وجود دارد. براساس برنامه ریزی های صورت گرفته، قرار است شبکه DSN به عنوان پل ارتباطی زمین با شبکه ارتباطی میان سیاره یی عمل کند. محققان سازمان ناسا پیشنهاد کرده اند آنتن های DSN هر روز به مدت ۱۲ ساعت به سمت مریخ یا دیگر سیارات مورد نظر چرخانده شوند تا امکان ارتباط بین زمین و سیاره مربوطه وجود داشته باشد. از سوی دیگر ماهواره هایی هم که در مدار سیاره مربوطه گردش می کنند باید ارتباط دوطرفه موجود را به طور ۲۴ ساعته تامین کنند. یک پایگاه ویژه یا کاوشگر هم می تواند نقش مشابه شبکه DSN برای ورود یا خروج اطلاعات از سیاره مربوطه را داشته باشد. براساس طرحی که پژوهشگران سازمان هوافضای ایالات متحده برای شبکه ارتباطی مریخ- زمین پیشنهاد کرده اند، شبکه بین المللی DSN با ۶ ماهواره کوچک و یک ماهواره بزرگ به نام Marsat که با فاصله اندکی از مریخ در مدار قرار گرفته است، ارتباط برقرار خواهد کرد، ضمن اینکه ۷ ماهواره کوچک به عنوان ماهواره های پخش کننده برای فضاپیماهای سطح مریخ یا نزدیک به آن عمل خواهند کرد. ماهواره Marsat هم وظیفه دریافت داده ها از هر یک از هفت ماهواره و ارسال اطلاعات به زمین را برعهده خواهد داشت، ضمن اینکه بین زمین و سفینه های فضایی، ارتباط پیوسته یی برقرار است و ارسال اطلاعات و تصاویر از سیاره مربوطه را با پهنای باند بالا امکان پذیر می کند. سازمان ناسا اعلام کرده است که در صورت موفقیت در بخش های اولیه پروژه، تا اواسط سال ۲۰۰۹ میلادی، ماهواره های خود را در مدار مریخ نصب خواهد کرد، هرچند قبلاً هیچ تاریخی برای این کار تعیین نشده بود. ارتباطات فضایی از گذشته تاکنون به تدریج تکامل یافته است. این ارتباطات با ساختارهای نقطه به نقطه (Peertopeer)،یک بار مصرف و پرهزینه شروع شد و در نهایت قراردادی تنظیم شد که مورد تایید تمام آژانس های فضایی جهان قرار گرفت. از سال ۱۹۸۲ تاکنون با تلاش های کمیته مشاوران سیستم های داده های فضایی (CCDS) روند برقراری ارتباطات فضایی آسان تر شده است. این کمیته تاکنون با توافق آژانس های فضایی جهان برای استانداردسازی روش های ارسال اطلاعات و تبادل اطلاعات گام های مهمی برداشته است، ضمن اینکه ۱۰ سازمان فضایی بزرگ در آن عضویت دارند و بیست ودو سازمان دیگر هم با این کمیته در زمینه تکنولوژی همکاری می کنند و بیشتر از یکصد شرکت بزرگ در جهان هم با این کمیته همکاری دارند. از سوی دیگر گروهی از متخصصان آزمایشگاه JPL ناسا به سرپرستی پروفسور «وینتون سرف» و تحت نظارت سازمان CCDS، در حال فعالیت روی طراحی پروتکل جدیدی برای ارسال فایل ها در فواصل طولانی بین سیارات و فضاپیماها هستند. این پروتکل مانند پروتکل اینترنت و پروتکل کنترل انتقال داده ها (TEP) به عنوان زیربنای کلی سیستم عمل خواهد کرد. جالب اینکه پروتکل های IP و TEP نیز در دهه ۷۰ به وسیله پروفسور سرف و همکارانش طراحی شد و در حال حاضر هم به عنوان ستون فقرات شبکه اینترنت در دسترس همگان است. این پروتکل ها پیغام های ارسالی را به بسته های اطلاعاتی کوچک تر تبدیل و به مقصد موردنظر ارسال می کنند. همانطور که می دانید مهمترین عامل در طراحی یک پروتکل ارتباط فضایی، سازگار بودن آن با تاخیرهای ناشی از انتقال اطلاعات در فضا است. در واقع هدف سرف و همکارانش این است که با راه اندازی یک پروتکل ارتباطی جدید مشکلی برای کارکرد کلی شبکه ایجاد نشود. (حتی در صورت از بین رفتن تعدادی از بسته های اطلاعات در حین ارسال.)

ضمن اینکه این پروتکل جدید باید توانایی فیلتر کردن پارازیت های دریافتی به هنگام عبور از میلیون ها کیلومتر فضا را دارا باشد. یکی از این پروتکل های جدیدی که طراحی آن به اتمام رسیده است، پروتکل Parcel Transfer نام دارد که اطلاعات را در پایگاه ورودی هر سیاره ذخیره و سپس تقویت و ارسال می کند. این سیستم باید درخواست اطلاعاتی را هم که برای پایگاه ارسال می شود، پردازش و آن را به مقصد مربوطه ارسال کند.

نکته دیگری که کارشناسان پروژه به آن می اندیشند، ماهواره هایی است که باید در مدار مریخ نصب شوند و صدها میلیون کیلومتر با کره زمین فاصله دارند و تعمیر و عیب یابی آنها در صورت لزوم، بسیار سخت و پیچیده خواهد بود. بنابراین باید قطعات و ساختار این ماهواره ها از دیگر ماهواره هایی که نزدیک به مدار زمین در حرکتند، بسیار ایمن تر، قوی تر و باکیفیت تر باشد. نکته مهم دیگر در زمینه طراحی این شبکه این است که برخلاف فواصل زمینی که به یکدیگر نزدیک هستند، فاصله بین یک ایستگاه فضایی روی زمین و یک پایگاه فضایی دیگر در نزدیک مریخ، می تواند حدود ۳۰۰ میلیون کیلومتر و حتی بیشتر باشد. بنابراین در چنین فاصله یی ممکن است سیگنال رادیویی برای رسیدن به مقصدش چندین دقیقه در راه باشد. از سوی دیگر کارشناسان پروژه های نجومی می دانند که ایجاد اختلاف در سیستم های ارتباطی و ناوبری فضاپیماها در ماموریت های فضایی، واقعاً فاجعه بار خواهد بود و یک اختلاف کوچک در سیستم های الکترونیکی می تواند همان بلایی را که بر سر فضانوردان فضاپیمای کلمبیا در سال ۲۰۰۵ آمد، مجدداً تکرار کند. کارشناسان سازمان ناسا اعلام کرده اند برای ایجاد شبکه ارتباطات فضایی، برنامه های پیچیده یی برای غلبه بر مشکلات موجود دارند. به همین دلیل هم نوید ایجاد این شبکه تا پایان سال ۲۰۱۰ میلادی را داده اند تا در نهایت با گسترده شدن آن بتوان در گام های بعدی تا اعماق منظومه شمسی را تحت کنترل یک شبکه بین المللی همچون اینترنت داشت. هم اکنون این رویا چندان هم دور از ذهن نیست.

ترجمه: علیرضا سزاوار