看看 1997 年的火星探路者漫游车任务,你就会明白太空探险家为什么需要一个星际互联网来进行深空通信。在任务期间,探路者的数据平均以每秒约 300 比特的速度传回。很可能,您的计算机传输数据的速度至少是它的 200 倍。火星和地球之间的互联网可能会产生每秒 11,000 比特的数据传输速率。这仍然比您计算机的传输速率慢得多,但足以传回更多火星表面的详细图像。火星网络的研究人员认为,传输速率最终可能达到每秒约 1 兆字节(8,288,608 比特),并允许任何人进行虚拟火星之旅。
星际互联网就像一个更大规模且有所改进的地球互联网。以下是拟议的星际互联网的三个基本组成部分:
- NASA 的深空网络(DSN)。
- 一种新的数据传输协议。
DSN 天线阵列将用于通过星际互联网发送和接收数据。图片来源:NASA / DSN
DSN 是 NASA 用于跟踪数据和控制星际航天器导航的国际天线网络。它旨在实现与航天器的持续无线电通信。然而,最近的太空任务与 DSN 失去了通信,包括 1999 年的火星气候轨道器和火星极地着陆器任务。DSN 由位于加利福尼亚、澳大利亚和西班牙的三个全球设施组成。每个设施都配备了一台 111 英尺(34 米)直径的高效天线,一台 111 英尺的波束波导天线(加利福尼亚有三台),一台 85 英尺(26 米)的天线,一台 230 英尺(70 米)的天线和一台 36 英尺(11 米)的天线。
在星际互联网中,DSN 将成为地球通往该互联网的网关或门户。在由资助星际互联网研究的 MITRE 公司发布的一篇论文中,研究人员建议 DSN 的天线可以指向火星,以确保地球和火星之间每天至少有 12 小时的连接。环绕火星的卫星应提供两个星球之间的全时连接。火星漫游车、探测器或人类殖民地将为星际互联网提供火星门户。
根据火星网络计划,DSN 将与六颗微型卫星和一颗大型火星卫星(Marsat)组成的一个星座进行互动,这些卫星将部署在火星低轨道。这六颗微型卫星是火星表面或附近航天器的中继卫星,它们将允许从火星任务中返回更多数据。Marsat 将收集每个较小卫星的数据并将其传输到地球。据火星网络官员称,它还将使地球和遥远的航天器保持持续连接,并允许传输高带宽数据和行星视频。NASA 最早可能在 2003 年发射一颗微型卫星,到 2009 年六颗微型卫星组成的星座将环绕火星运行。2007 年,Marsat 计划被放置在一个比该星座略高的轨道上。所有这些日期都还非常不确定。
程序员正在开发一种互联网文件传输协议,用于传输消息并克服延迟和中断。该协议将作为整个系统的骨干,就像互联网协议(IP)和传输控制协议(TCP)在地球上运行一样。IP 和 TCP 是由文顿·瑟夫博士在 20 世纪 70 年代共同开发的,它们是我们基于地球的互联网的信使服务。这两个协议将传输的消息分解成小数据单元的数据包,并将其路由到指定目的地。
瑟夫是开发新协议以实现在行星和航天器之间长距离可靠文件传输的科学家团队的一员。这种新的空间协议必须即使在传输过程中丢失了一些数据包也能保持互联网运行。它还必须屏蔽在跨越数百万英里时拾取的噪音。一种空间协议的想法被称为**包裹传输协议**(PTP),它将在每个行星的网关处存储和转发数据。该协议将处理发送到网关的信息请求并将其转发到最终目的地。然后,网关将检查、处理信息并将其沿其来路转发回去。