В соответствии с программой американского космического агентства NASA «Артемида» (англ. Artemis) первая высадка человека на Луне планировалась с 1972 года. К сотрудничеству над этим гигантским проектом NASA привлекла космические агентства и компании со всего мира, в число которых наряду с такими организациями, как Европейское космическое агентство, вошли также частные корпорации.
В 2020 году для участия в программе NASA «Переломный момент», которая занимается разработкой технологий для использования в космосе, была выбрана дочерняя фирма финской Nokia, компания Nokia of America Corporation. Nokia вышла с идеей протестировать работу оборудования сотовой связи 4G/LTE на поверхности Луны. Миссия получила название IM-2 (IM – английское сокращение, означающее «интуитивные машины»).
Создание лунной системы связи
Так примерно будет выглядеть приближение посадочного модуля к Луне.
Фотоиллюстрация: Intuitive Machines и Bell Labs
NASA нацелена на создание такой системы связи на поверхности Луны, которая поддержит устойчивое присутствие человека на Луне и будет способствовать реализации крупномасштабных проектов на Луне и в космосе. Как люди, находящиеся на Луне, так и размещенные на ней технические устройства будут нуждаться в обмене информацией. Благодаря этой системе астронавты будут общаться с помощью голосовых сообщений и видео, луноходы — получать команды и передавать данные датчиков, а беспилотные исследовательские аппараты — пересылать собранную информацию. За взаимодействие Земли и Луны будет отвечать готовящаяся к выпуску технология LunaNet, а на самой Луне стабильная связь сможет осуществляться с помощью системы сотовой связи 4G.
«Хотя потребуется некоторое время на то, чтобы это стало реальностью, идея состоит в том, чтобы развивать лунную инфраструктуру с учетом данного видения», — говорит Берни Эдвардс, заместитель главного технического специалиста по связи и навигации в Управлении космических технологий NASA.
Астронавты, совершавшие в свое время полеты на Луну по программе «Аполлон», пользовались на Луне системами радиосвязи очень высокой частоты (ОВЧ) и S-диапазона. Но для выполнения задач программы «Артемида» этих технологий уже не достаточно .
«Используемое ранее радиооборудование не обладает необходимой скоростью передачи данных и пропускной способностью, чтобы поддерживать передачу информации и видеоизображений на поверхности Луны», — поясняет Эдвардс.
«Непохожая ни на одну сотовую связь на Земле»
В центре изображении — мобильная автономная разведочная платформа MAPP, лунный аванпост. Он выгрузился из посадочного модуля и поднял антенны.
Фотоиллюстрация: Intuitive Machines и Bell Labs
Первый этап программы запланирован на конец 2024 года. Ракета SpaceX Falcon 9 с миссией IM-2 будет запущена из Флориды и приземлится недалеко от Южного полюса Луны, где NASA планирует впоследствии высадить астронавтов. Посадочный модуль IM будет иметь на борту «коробочку» от Nokia с сотовой связью 4G/LTE и антенной. Луноходы модуля также будут оснащены оборудованием Nokia с антеннами, способными принимать сигналы во всех направлениях.
«Хотя по своей сути это является системой 4G/LTE, она все же не похожа ни на одну сотовую сеть в мире, -говорит Тьерри Э. Кляйн, президент научно-исследовательской лаборатории Bell Labs Solutions Research, Nokia. – Мы оптимизировали для работы в космосе размеры сетевой системы, ее вес и энергопотребление. Все элементы системы спроектированы самым тщательным образом так, чтобы они могли выдержать суровые условия на поверхности Луны и экстремальные динамические нагрузки в космосе».
Вы можете спросить, а кто же будет заниматься установкой сети на Луне? «Эта сеть будет самостоятельно развертываться, настраиваться и работать автономно, а ее мониторинг и управление будут осуществляться дистанционно», — рассказывает Кляйн.
По словам Эдвардса, решение установить на Луне сеть 4G, а не 5G, объясняется необходимостью развивать лунную инфраструктуру параллельно с развитием инфраструктуры Земли.
«Сегодня 5G на Земле все еще находится в стадии внедрения, а сетевые провайдеры пока что набираются опыта, учатся и ищут оптимальные решения для реализации 5G, — говорит он. – Но у нас уже накоплен большой опыт работы с 4G, поэтому дальнейший переход на 5G будет довольно прост».
Луноходы будут использовать 4G
Лунный аванпост MAPP (слева) выгрузился из посадочного модуля для проведения исследований.
Фотоиллюстрация: Intuitive Machines и Bell Labs
Как только оборудование будет благополучно доставлено на Луну, два лунохода выгрузятся из посадочного модуля и приступят к работе. Лунный аванпост — мобильная автономная разведочная платформа MAPP – будет автономно передвигаться по лунной поверхности с целью составления карты поверхности и одновременного сбора и исследования образцов лунных пород.
Луноход IM Micro-Nova Hopper приступит к поиску водяного льда, а для проникновения в труднодоступные места, такие как кратеры, будет запускать в них ракеты. Планируется, что луноходы будут передавать полученные данные обратно на посадочный модуль, используя коммуникационные технологии Nokia. Это похоже на то, как здесь, на Земле работает коллективная сеть передачи данных между подключенными устройствами, или Интернет вещей. Данные испытания на Луне имеют принципиальное значение для доказательства того, что такая технология может успешно работать и в космосе.
«Использование технологии сотовой связи Nokia 4G в рамках программы «Переломный момент» продемонстрирует пригодность стандартов и технологий связи 4G на поверхности Луны, — отмечает Эдвардс. – Испытания призваны подтвердить прогнозы операционной способности сети, полученные с помощью радиочастотных моделей».
Все это является составной частью процесса познания и приобретения опыта. «Мы узнаем, насколько хорошо система будет работать в уникальной многолучевой среде Луны, — говорит Эдвардс. — Мы также приобретем опыт настройки и контроля лунной сетью 4G дистанционно с Земли».
Nokia и будущая экономика Луны
Это видео демонстрирует, как будет выглядеть работа луноходов с оборудованием Nokia после их выгрузки из посадочного модуля на поверхность Луны.Видео: Nokia Bell Labs
Миссия IM-2 – лишь часть амбициозных проектов Nokia на Луне. На базе проекта 3GPP (Проект партнерства третьего поколения) Nokia совместно с NASA провела анализ операционной способности коммуникационной сети лунной поверхности для будущих миссий программы «Артемида». Кроме того, совместно с Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США Nokia разрабатывает интегрированную мультисервисную архитектуру для поддержки будущей лунной экономики.
«Космос всегда манил человека, а в XXI веке этот интерес только усилился, — говорит Кляйн. – Мы отправляем в космос все больше и больше людей и технических устройств для проведения исследований и даже для новых коммерческих проектов».
«В какие бы уголки Солнечной системы ни отправлялись люди и техника, им всегда будет нужна связь. Nokia готова пройти этот путь вместе с ними».
График NASA по новым полетам на Луну
|
Вам известно, что Финляндия совсем не новичок в освоении космоса?У Финляндии богатая история космических научных исследований, которые продолжаются и по сей день. Исторически сложилось, что Финляндия всегда была сильна в изучении геомагнетизма, ионосферы и исследованиях космической погоды. У Финляндии много примеров международного сотрудничества в области космоса: в 1980-х годах она поставила анализатор плазмы для советского марсианского зонда «Фобос – 1», а в 1987 году вошла в Европейское космическое агентство. У научно-исследовательской лаборатории Bell Labs, ставшей частью Nokia после приобретения ею в 2016 году компании Alcatel-Lucent, также имеется обширный опыт участия в космических проектах. Лаборатория работала вместе с NASA над запуском Telstar 1, первого спутника для передачи телевизионных сигналов в 1962 году, а также была участником космических программ «Меркурий», «Близнецы» и «Аполлон». Исследователи Bell Labs Арно Пензиас и Роберт Уилсон за открытие ими космического фона излучения, оставшегося после Большого взрыва, получили Нобелевскую премию по физике в 1978 году. |
Текст: Дэвид Дж. Корд, июнь 2024 г.
