Интернет в космосе: как астронавты выходят в онлайн?

Население Земли превысило 8 миллиардов человек, но есть те, кто находится за пределами нашей планеты — астронавты на Международной космической станции. Как они выходят в интернет, какие технологии позволяют поддерживать связь с Землей и какие меры безопасности при этом принимаются? Разбираемся в этой статье.

Зачем астронавтам интернет

Международная космическая станция (МКС) — искусственный объект, который расположен на низкой околоземной орбите на высоте 415 км над уровнем моря. Смена экипажа выполняется, в среднем, четыре раза в год, однако возможны непредвиденные обстоятельства. Например, на момент написания этого поста американские астронавты Бутч Уилмор и Суни Уильямс застряли на МКС больше, чем на полгода, хотя должны были вернуться спустя восемь дней после прибытия на станцию.

Астронавты на Международной космической станции испытывают колоссальный стресс. Прежде всего, речь идет о физиологии: в условиях невесомости, когда физическая активность минимальна, мышцы способны быстро атрофироваться. Даже специальные эластичные костюмы, поддерживающие мускулатуру в тонусе, помогают слабо.

Не стоит сбрасывать со счетов и психологические факторы. Несколько человек, запертые в небольшом пространстве на несколько месяцев, контактируют только друг с другом и с диспетчерами на Земле во время сеансов связи, а еще иногда созваниваются со своими родными и близкими. Но этого мало: в таких условиях человек все равно чувствует себя оторванным от общества, что у любого экстраверта способно вызвать депрессию.

Интернет, которым пользуются астронавты, помогает им чувствовать себя частью человечества и следить за последними новостями. Серфинг интернет-страниц снимает психологическую нагрузку после долгого рабочего дня, а он на МКС длится 10 часов в будние дни и 5 часов в субботу.

Технические аспекты «Космического» интернета

Связь МКС с Землей выполняется по радиочастотному каналу. Также радиочастоты используются при сближении и стыковке с кораблем, доставляющим припасы, и при выходе астронавтов в открытый космос. Американский сегмент используется две независимые системы, работающие в S-диапазоне (передача звука) и Ku-диапазоне (передача звука, видео и данных). За передачу радиосигналов отвечают спутники группировки TDRSS, что позволяет поддерживать непрерывный контакт с Центром управления в Хьюстоне. Данные с других сегментов МКС передаются на Землю через эти две системы.

На Международной космической станции есть около сотни ноутбуков ThinkPad, разработанных совместно компаниями IBM и Lenovo. Работают они на операционной системе Debian семейства Linux. Фактически, это обычные серийные портативные компьютеры, доработанные для использования в условиях невесомости. В частности, у них переделаны разъемы питания под бортовое напряжение 28 вольт, система охлаждения, интерфейсы подключения, а также учтены особенности эксплуатации в невесомости. Все они связаны между собой в единую сеть при помощи Wi-Fi. Данные с земли поступают на скорости 10 Мбит/с, а на Землю с МКС на скорости 3 Мбит/с, что сравнимо со скоростью ADSL-подключения.

Доступ в Интернет в американском сегменте МКС появился в 2010 году. При его подключении один из астронавтов, пребывавший на тот момент на борту, опубликовал первую запись в социальной сети X, которая на тот момент называлась Twitter.

А как обстоят дела в российском сегменте?

В отличие от американской части станции, в российском сегменте МКС полноценного прямого доступа в интернет до сих пор нет. Связь с Землей здесь осуществляется через собственные каналы, в основном при помощи спутников системы «Луч» и радиосвязи через наземные станции. Эти каналы позволяют передавать телеметрию, видео и голосовую связь, но их пропускной способности недостаточно для стабильного интернет-подключения, как в американском сегменте.

Доступ к интернет-ресурсам возможен, но осуществляется с большими ограничениями — по сути, по запросу. Если российскому космонавту необходимо получить определённую информацию из интернета, он может обратиться в Центр управления полётами, и данные будут переданы на борт в виде текстовых или графических файлов. Такой подход обеспечивает высокий уровень безопасности, но не позволяет говорить о «свободном» интернет-серфинге.

С 2018 года велись работы по расширению возможностей канала связи через систему «Луч», что должно было увеличить время прямой связи с Землей. Тем не менее, полноценного «космического Wi-Fi» в российской части станции пока не реализовано.

При этом российские космонавты также имеют доступ к электронной почте, могут обмениваться сообщениями с родными и участвовать в видеоконференциях с Землей, но всё это работает через выделенные служебные каналы, а не через стандартный интернет-доступ.

Меры безопасности

С технической точки зрения МКС как такового не имеет доступа в интернет. Связано, это, в первую очередь, с безопасностью: подвергать такой дорогостоящий объект риску хакерской атаки или заражения вредоносным ПО — непозволительная роскошь. Ноутбуки на орбите могут подключаться к внутренней сети NASA с помощью технологии удаленных рабочих столов Citrix XenDesktop.

Когда астронавт якобы рассматривает веб-страницу, он на самом деле смотрит на рабочий стол компьютера, расположенного на Земле. На нем рендерятся веб-страницы, изображения которых затем отправляются на МКС. Несмотря на некоторую задержку, согласно отзывам самих астронавтов, юзабилити мало отличается от обычного использования ноутбука, подключенного к интернету.

Этот канал связи для астронавтов ограничен точно также, как все компьютеры NASA. Есть ряд доверенных сайтов, доступных к посещению, остальные заблокированы, как не имеющие отношения к работе и не представляющие ценности для сотрудников. Этот список утверждается и периодически пересматривается отделом безопасности. Как утверждает Скотт Келли, некоторое время работавший на МКС, «космический» интернет не отличается от земного: он мог пользоваться социальными сетями и интернет-банкингом, иногда просматривал видеоролики.

Перспективы развития

Согласно прогнозам, в ближайшее время нет возможности увеличить пропускную способность канала связи, что связано, прежде всего, с используемым радиочастотным диапазоном. Возможно, в будущем, когда изобретут новые способы связи, скорость обмена данными с объектами в космосе увеличится. Что касается способа подключения, а именно использования удаленных рабочих столов, то менять ничего не планируется. Рабочая схема показала высокую степень безопасности, рисковать которой руководство НАСА не станет.