Как работает интернет на космической станции?
Рабочая высота международной космической станции около 400 км, наверняка скорость интернета на такой высоте должна быть хорошей, ведь спутники находятся чуть ниже самой станции.
Но как обстоит дело с интернетом на МКС на самом деле?
Сегодня интернет это единственный способ членов экипажа увидеть своих родных, пообщаться и просто быть человеком. На МКС есть ноутбуки, как личные так и рабочие, члены экипажа могут общаться в интернете и даже вести свои соц-сети.
Хоть МКС и служит человечеству уже давно интернет на станции появился лишь недавно в 2010 году.
Как устроен интернет на МКС
Интернет на МКС устроен совсем не так как мы думаем, все намного сложнее. Представьте, что кто-то на станции решит посмотреть фильм или сериал и начнет искать в гугле. Он случайно может подцепить вирус на бортовой ноутбук, а этот скажется на работе и собьет все графики.
Самое интересное, что настоящего привычного для нас доступа в интернет у космонавтов нет, это сделано для безопасности и защиты от кибератак.
Получается, что когда член экипажа открывает страницу в сети, на самом деле на экране он видит не настоящую страницу, а изображение через удаленный доступ из Хьюстона. Сначала страница открывается на компьютере на Земле, а уже после идет картинка на МКС, опять же сделано для безопасности, так вирус останется на Земле.
Передача данных происходит так же как и для земных компьютеров, информация о клике на кнопку идет к серверу локальной сети на станции, после на оборудование Ku-диапазона. Теперь сигнал передается через антенну к спутнику TDRS, который находится на расстоянии около 30 тыс. км от станции, после происходит отправка сигнала от спутников TDRS к Земле в командный центр.
Какая скорость интернета на МКС
Интернет-связь с МКС происходит в Ku-диапазоне с помощью системы спутников группировки TRDS на геосинхронной орбите.
На МКС информация идёт со скоростью до 3 мегабит в секунду, на Землю данные могут уходить со скоростью до 300 мегабит в секунду. Впрочем, среднее число составляет не 300, а в районе 50 мегабит в секунду. И этот крошечный канал только начинает уменьшаться особенностями реализации доступа в Сеть.
Вот что пишет в своем твиттере один из членов экипажа астронавт Рейд Висман
Есть контакт! Откуда на МКС интернет и как он работает
Интернет – основа любой коммуникации, и было бы странно, не будь доступа в сеть у космонавтов, тех, кому оставаться на связи важнее всего. Но как работает Интернет на орбите, когда он появился и как пользуются благами современной связи жители МКС?
Технологии прошлого века?
Первый сегмент будущей станции, модуль «Заря», был запущен в 1998 году. Несмотря на то, что формально сборка станции продолжалась ещё долгие годы, уже в ноябре 2000-го на борту МКС начали работать первые космонавты.
МКС – самый дорогой в мире объект. Автономная станция находится на низкой околоземной орбите (около 400 км над уровнем моря) и совершает 16 оборотов вокруг Земли за 24 часа. Но автономность – не значит «отключенность» от мира, а скорее наоборот: на МКС в этом смысле всегда день, и потому работа может вестись постоянно. Конечно, у космонавтов есть время на отдых, но всё-таки потребность в них на Земле крайне высокая. И коммуникации были и остаются важнейшим, наравне с едой и воздухом, элементом обеспечения космонавтов всем необходимым. Ещё самый первый экипаж станции запустил и настроил системы модулей «Звезда», «Юнити» и «Заря», установил связь с центрами управления полётами Королёве и Хьюстоне. За первые четыре месяца космонавты выполнили 143 сеанса геофизических, медико-биологических и технических исследований и экспериментов. Космонавты никогда не были оторваны от Земли полностью, и методы связи, обмена информацией постепенно совершенствовались. Тем не менее, существующие до 2010 года механизмы – это не то, что мы, обыватели, привыкли понимать под словом «быть на связи» — ведь выйти в интернет космонавт не мог. И этот недочёт нужно было исправлять.
Интернет на МКС
Нет, МКС нет в базах данных GeoIP. xkcd, 713.
Международная космическая станция — искусственный спутник Земли, высота орбиты которого составляет порядка 400 километров над уровнем моря. Раз в несколько месяцев производится доснабжение станции необходимым оборудованием и припасами, четыре раза в год — смена экипажа. Но для работы и комфортного существования нужны не только еда, вода и воздух. Важно также сохранять связь с близкими и всем остальным миром.
Сегодня просто регулярной аудиосвязью с семьёй не отделаться. На МКС есть доступ в Интернет. Астронавты, космонавты и гости станции имеют доступ в Сеть. Они ведут аккаунты на сайтах социальных сетей и микроблоги. Для реализации такой роскоши нужно решать как задачу создания канала связи, так и обеспечения его безопасности.
Доступ в веб появился не сразу, а лишь в 2010 году с целью снизить психологическую нагрузку изоляции от остального мира. Как вспоминает астронавт Клейтон Андерсон, во время своего недолгого пребывания в апреле 2010 года он успел застать новинку. На тот момент набирал обороты Twitter, и астронавт попробовал написать твит из каюты японца Соити Ногути. Загрузка шла так долго, что Андерсон не дождался. В конце концов, он пошёл на доставку твитов по электронной почте.
Интернет-связь с МКС происходит в Ku-диапазоне с помощью системы спутников группировки TRDS на геосинхронной орбите. На МКС информация идёт со скоростью до 3 мегабит в секунду, на Землю данные могут уходить со скоростью до 300 мегабит в секунду. Впрочем, среднее число составляет не 300, а в районе 50 мегабит в секунду. И этот крошечный канал только начинает уменьшаться особенностями реализации доступа в Сеть.
На МКС есть несколько десятков ноутбуков марки ThinkPad. От земных они отличаются некоторыми модификациями. К примеру, пассивная система охлаждения блоков питания в условиях микрогравитации работать не будет — тёплый воздух не будет подниматься вверх. Уникальный космический объект, который обошёлся человечеству в полторы сотни миллиардов долларов, ни в коем случае не должен подвергаться хакерским атакам и киберзаражениям. Поэтому в целях безопасности ноутбуки разделены на категории по основной функции.
Сунита Уильямс работает за ThinkPad T61p.
Машинки Portable Computer System (PCS) подсоединены по шине стандарта 1553 в качестве удалённых терминалов. При проектировании станции роль ноутбуков свели к терминалам — их можно починить или заменить. PCS работают под Linux, и не используются для каких-либо других задач. На экранах этих ноутбуков запущено кастомное графическое представление станции для управления её отдельными узлами и получения телеметрии. Но с PCS в Интернет выйти невозможно.
Итак, в Интернет на МКС ходят с помощью ноутбуков Station Support Computer (SSC) на Windows. Эти же машинки используются для любых других задач — от ведения заметок, отсылки электронной почты в Outlook, видеосвязи до просмотра документации и медиафайлов. С этих же машинок пишут твиты. Обновления до Linux так и не случилось. За редкими исключениями все астронавты и космонавты никогда в глаза не видели UNIX-подобные системы. Переучивать пользоваться открытыми аналогами Word и Excel мало смысла. Кроме ноутбуков члены экипажа используют для выхода в Сеть планшетные компьютеры.
Компьютеры 1 и 2 работают под Windows, 3 — Linux.
Как такового доступа в Интернет на МКС нет. Есть лишь доступ во внутреннюю служебную сеть НАСА. Как пишет работник НАСА Роберт Фрост, рендеринг страниц происходит на Земле. Документ от 2011 года указывает, что для создания инфраструктуры удалённых рабочих столов развёрнут Citrix XenDesktop с использованием Citrix Branch Repeater.
Когда член экипажа открывает страницу, он на деле смотрит на отрисованное на компьютере в Хьюстоне изображение через удалённый рабочий стол. Так можно обеспечить высокую степень безопасности — даже если за сёрфингом недоглядят, любое возможное заражение останется в пределах Земли. Но сказать что-то о качестве соединения будет сложно.
Предположим, астронавт проглядывает аккаунт Instagram дочки. Клик с целью увеличить изображение сначала по Wi-Fi или Ethernet доходит с ноутбука до сервера локальной сети на станции, затем на оборудование связи Ku-диапазона. С антенны сигнал идёт до одного из спутников TDRS, удалённого от МКС на примерно 35 тысяч километров. Затем группа спутников TDRS направляет сигнал на тарелку в Белые пески в штате Нью-Мексико.
На Земле данные идут по сети NASA Integrated Services Network (NISN) в ЦУП (Mission Control Center) в Космическом центре имени Линдона Джонсона в Хьюстоне. Запрос на увеличение картинки поступает на компьютер, который подключён к Интернету. Только здесь происходит собственно увеличение. Запрос отправляется на сервера Instagram. Происходит ровно то же, что случается для обычных земных пользователей — ответ сервера, обмен данными, получение файла. Данные проходят обратный путь до МКС.
Таким образом, скорость брожения по вебу для обитателей МКС определяется состоянием сети Ku-диапазона, тарелки в Белых песках, каналом до Хьюстона и самим каналом в Интернет в Хьюстоне. Из этого списка уже последний — так себе. Поэтому производительность того канала, с которым работают астронавты и космонавты, варьируется.
Связь бывает 45—50 минут в час. Интернет иногда медленный, но зато есть надёжная электронная почта. По ней предпочтительно получать информацию.
Иногда связь работает хорошо. Каждый день в обоих направлениях выгружаются гигабайты видео, и канала вполне хватает.
Что касается безопасности и блокировок, то канал ограничен так же, как и все компьютеры НАСА. Список заблокированных и явно не имеющих к работе отношения сайтов определяет специальный отдел безопасности. Как говорит космонавт Павел Виноградов, у НАСА есть мощная антивирусная защита.
Посещаемые сайты у всех разные. Скотт Келли говорил, что ходил туда же, что и земляне. Келли посещал Twitter, Instagram, проверял свои банковские счета через онлайн-банкинг, иногда смотрел видео.
Откуда на МКС есть интернет? Или каким образом космонавты публикуют свои снимки в Instagram?
Интернет на МКС спутниковый. Сигнал к ним идёт не по проводу, как в квартиру, а через крупные тарелки-передатчики спутникового интернета. Такие тарелки отправляют сигнал на спутник, который транслирует его обратно на Землю с широким радиусом покрытия. Несколько спутников способны покрыть довольно большую площадь. При этом спутники и передатчики на Земле взаимодействуют таким образом, чтобы в зоне приёма спутника был хотя бы один передатчик, а сами спутники покрывают сигналом Землю так, чтобы каждый участок охвата всегда оставался на связи.
С МКС немного иначе, т.к. она не входит в эту сеть спутников, и вращается по орбите независимо от них. Из-за этого до недавнего времени Интернет у них был по расписанию. Они получали почту по расписанию, их твиты отправлялись по расписанию (и вообще этим занимались специалисты NASA на Земле, которые публиковали твиты от имени космонавтов), в общем неудобно. Но несколько лет назад после успешного тестирования технологии DTN (Delay Tolerant Networking – дословно Терпимая к задержкам сеть), интернет на станции стал стабильным и постоянным.
DTN в отличие от TCP/IP способен передать пакет, если нет принимающей стороны. Грубо говоря, при TCP/IP, если от вас до провайдера сигнал не доходит, то пакет никуда не уйдёт, тупо появится ошибка о превышении интервала ожидания. С DTN же пакет отправляется в любом случае. Пакет хранит память о том, куда он должен быть доставлен, и если адресата «нету дома» (читай, МКС находится в не зоны действия сети), то пакет отправляется на временное хранение в специальный узел, откуда он уже постоянно долбится по назначению, пока не пролезет. Таким образом космонавтам не нужно постоянно обновлять страницу, ожидая, когда же законнектится. Благодаря этому они теперь в сети могут быть постоянно. Хоть ютьюб смотри, хоть твиты твить. Благодаря этому, кстати, стала возможна круглосуточная трансляция видео с камеры, установленной на корпусе МКС. Наслаждайтесь: nasa.gov
Именно эту технологию будут использовать для интернет связи с космонавтами, которые полетят на Марс.