V rámci programu Artemis chce NASA dosáhnout dlouhodobé lidské přítomnosti na Měsíci, což otevře lunární povrch mnohem většímu výzkumu než doposud. Tato rostoucí aktivita bude vyžadovat nové a také robustnější komunikační, navigační a síťové schopnosti. Experti NASA zapojení do programu SCaN ( Space Communications and Navigation) proto vyvinuli architekturu LunaNet, která má splnit tyto požadavky. LunaNet využije inovativní síťové techniky, standardy a rozšiřitelný framework pro rychlé rozšíření síťových možností na Měsíci. To umožní průmyslovým firmám, akademickým institucím a mezinárodním partnerům budovat a provozovat uzly sítě LunaNet společně s NASA. Tyto uzly budou nabízet misím čtyři různé služby: síťové, navigační, detekční a informační a konečně i radiooptické vědecké služby.

Grafika komunikačního konceptu architektury LunaNet.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Síťové služby

Typicky, když nějaká mise vyrazí do kosmického prostoru, je její komunikace závislá na předem naplánovaných spojeních buďto přes retranslační družice nebo pozemní antény. Když se ale k Měsíci vydá několik misí, mohla by závislost na předem naplánovaných spojeních omezit možnosti a efektivitu komunikace. LunaNet proto nabízí spíše síťový přístup podobný pozemskému internetu, kde uživatelé udržují spojení s větší sítí a nepotřebují dopředu plánovat přenosy dat. Jádrem síťového frameworku architektury LunaNet je DTN (Delay/Disruption Tolerant Networking), který má zajistit, že data budou proudit nerušeně po celé síti a dostanou se na místo určení navzdory potenciálním rušením signálu. V případě narušené komunikace mezi dvěma uzly LunaNetu, se DTN postará o to, aby si uzly ukládaly data do své paměti, dokud se komunikační spojení neobnoví.

Navigační služby

Pro lunární navigaci má LunaNet nabídnout provozní nezávislost na pozemském zpracování dat při zachování vysoké přesnosti. Tato architektura poskytne misím přístup ke klíčovým měřením, která palubní systém potřebuje k určení oběžné dráhy, činnosti řídícího systému nebo pro pohyb po povrchu. Mise využívající navigační služby architektury LunaNet mohou získat vše, co potřebují k autonomní navigaci po Měsíci, ať už budou na oběžné dráze či na povrchu. „LunaNet poskytne nové paradigma pro navigaci, která bude nezávislá na Zemi. Zajistí také, že pilotované i robotické mise budou moci rychle a přesně určit svou polohu a předat ji svým plánovacím systémům,“ popisuje Cheryl Gramling, zástupkyně vedoucího technologa v Oddělení inženýrství misí a systémové analýzy.

Koncepční grafika LunaSAR.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Detekční a informační služby

Tyto služby architektury LunaNet poskytnou uživatelům varování a kriticky důležité informace. Tyto a podobné schopnosti výrazně rozšíří povědomí o stavu astronautů, roverů a dalšího vybavení na Měsíci. LunaNet má například využívat data z přístrojů sledujících kosmické počasí. Tyto přístroje mohou zaznamenat nebezpečnou sluneční aktivitu a přímo varovat uživatele místo toho, aby se čekalo na rozhodnutí manažerů na Zemi. Tato varování budou podobná těm, která dostávají lidé na zemi a varují je před nebezpečným počasím. Detekční a informační služby systému LunaNet budou také obnášet možnost hledání a záchrany (LunaSAR). V tomto případě se využijí zkušenosti expertů z divize hledání a záchrany pod hlavičkou NASA, kteří již dlouho vyvíjí technologie pro pozemské hledání a záchranu. „Bezpečnost a dobré životní podmínky astronautů jsou klíčovým zájmem misí Artemis,“ říká Cody Kelly vedoucí divize pátrání a záchranu pro národní záležitosti a dodává: „Využitím navigačních služeb systému LunaNet bude LunaSAR v případě problémů poskytovat údaje o poloze nouzovým vysílačům.“

Vědecké služby

Síť LunaNet má poskytnout výzkumným pracovníkům možnost provádět měření a přenášet data pomocí rádiových a infračervených optických komunikačních spojů. Výsledná síť uzlů by mohla poskytnout příležitosti pro základní pozorování Měsíce, ale i pravidelná měření, která zajistí komplexní sledování změn tamního prostředí v průběhu času. Umístění uzlů navíc umožní regionální nebo globální pozorování. To výzkumníkům poskytne přístup k datům o Měsíci ve velkém prostorovém měřítku. Antény sítě LunaNet ale také mohou využity dalšími způsoby – třeba mohou pomoci radioastronomům. Antény by v takovém případě nahlédly hluboko do vesmíru a zachytávaly rádiové signály ze vzdálených objektů. Tyto možnosti poskytnou vědcům novou platformu pro ověřování nových kosmických teorií o vesmíru a posunou vědecké poznání.

V minulém měsíci experti zapojení do projektu LunaNet zveřejnili návrh specifikací interoperability. Má jít o první krok k technické diskusi mezi průmyslovými partnery a vládními experty z celého světa. Cílem je nastavit standardy, které umožní vybudovat otevřenou, vyvíjející se a spolupracující architekturu pro komunikaci a navigaci. „Program Artemis je založen na spolupráci akademické obce, komerčních leteckých společností a mezinárodní komunity. U sítě LunaNet tomu nebude jinak,“ říká Jaime Esper, který se podílel na vývoji návrhu specifikací interoperability a dodává: „Doufáme, že se nám podaří definovat robustní architekturu, která dokáže uspokojit potřeby a přání co nejširšího balíku uživatelských misí i poskytovatelů služeb.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lunanet.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lunanet_dtn_graphic_100521.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lunasarconcept4_qpmr_0621.png