Un meilleur réseau pour l'espace

Après avoir conçu les protocoles de réseau qui ont lancé Internet, Vint Cerf veut maintenant mettre le même type de réseau de communication robuste dans l'espace. Actuellement, les astronautes et les engins spatiaux robotiques communiquent avec la Terre à l'aide de liaisons radio point à point et de schémas de communication adaptés à presque toutes les nouvelles missions. Cela entrave l'interopérabilité et la réaffectation des équipements de communication, et à mesure que le nombre et la complexité des missions augmenteront, cela deviendra de plus en plus problématique.

Espace réseau : Vint Cerf, co-créateur d'Internet et vice-président de Google, conçoit des protocoles pour un réseau de communication spatiale robuste, calqué sur l'Internet terrestre. Cerf travaille avec une équipe du Jet Propulsion Laboratory de la NASA (où il est également chercheur invité) et de la MITRE Corporation, basée à Washington, DC.

Cerf, vice-président de Google et évangéliste en chef d'Internet, travaille avec une équipe du Jet Propulsion Laboratory de la NASA ( JPL ), où il est également chercheur invité, et au MITRE Corporation , basée à Washington, DC, pour concevoir et mettre en œuvre un nouveau schéma révolutionnaire de communication spatiale. Le projet, baptisé Internet interplanétaire, sera testé à bord du Station spatiale internationale (ISS) en 2009, et le Cerf espère que d'ici 2010, de nouvelles missions spatiales seront conçues pour utiliser les protocoles.

En fin de compte, le réseau pourrait interconnecter des engins spatiaux habités et robotiques, formant l'épine dorsale d'un système de communication qui s'étend à travers le système solaire.

Examen de la technologie Brittany Sauser a rencontré Cerf pour discuter des détails du projet.

Examen de la technologie : A quoi sert l'Internet interplanétaire ?

Vint Cerf :Le projet a commencé il y a 10 ans pour tenter de déterminer quel type de normes de réseautage technique serait utile pour soutenir la communication interplanétaire. Gardez à l'esprit que nous transportons des équipements robotiques vers les planètes intérieures et extérieures, les astéroïdes, les comètes, etc. depuis les années 1960. Nous avons pu communiquer avec ces appareils robotiques et avec des missions habitées en utilisant des communications radio point à point. En fait, pour bon nombre de ces missions, nous avons utilisé un système de communication dédié appelé Deep Space Network ( DSN ), construit par JPL en 1964.

Mais un problème avec la communication spatiale a été l'utilisation limitée des normes. Lorsque nous lançons un vaisseau spatial avec un ensemble unique de capteurs à bord, nous finissons souvent par écrire un logiciel de communication et d'application spécial adapté aux systèmes de capteurs et aux manipulateurs de ce vaisseau spatial. Dans le monde Internet, nous utilisons des normes appelées suite de protocoles TCP/IP (méthodes de commutation de paquets et de stockage et retransmission) pour permettre à de nombreux appareils différents, des milliards de choses, d'interagir de manière compatible les uns avec les autres. L'équipe a entrepris de développer une suite de protocoles qui nous permettrait d'avoir le type de flexibilité de réseau dans l'espace que nous avons sur Terre. Le projet Internet interplanétaire consiste principalement à développer un ensemble de normes de communication et de spécifications techniques pour prendre en charge une mise en réseau riche dans les environnements spatiaux.

ENFANTS :Quels sont les enjeux de la construction d'un tel réseau dans l'espace ?

U :Nous avons commencé par travailler sur un ensemble de protocoles qui pourraient traiter deux propriétés très importantes de la communication spatiale. Le premier est le retard. Les distances entre les planètes sont très grandes. Par exemple, lorsque la Terre et Mars sont les plus proches l'un de l'autre, il faut encore 3,5 minutes pour qu'un signal radio se déplaçant à la vitesse de la lumière se propage. Si j'étais sur Mars et que vous étiez sur Terre, cela prendrait au mieux sept minutes avant que vous n'entendiez une réponse. Lorsque la Terre et Mars sont les plus éloignés l'un de l'autre, l'aller-retour prend 40 minutes ! La raison pour laquelle nous pouvons échanger sur Terre si facilement est que les temps de propagation sont très courts en comparaison.

L'autre problème est que les planètes et leurs satellites sont en mouvement, et la plupart sont en rotation. La rotation des planètes signifie que si vous parlez à quelque chose qui se trouve à la surface de la planète, il peut tourner hors de la ligne de mire de sorte que vous ne pouvez plus lui parler, jusqu'à ce que l'appareil à la surface soit à nouveau visible. La même chose pourrait être dite pour certains satellites en orbite. Vous devez développer des protocoles qui vont gérer le fait que vous ne pouvez pas toujours communiquer avec l'autre partie : la communication est à la fois retardée et potentiellement perturbée. C'est donc ce que nous avons conçu : un système de réseau tolérant aux délais et aux perturbations [DTN]. Cela nous permettra de maintenir les communications plus efficacement, en obtenant beaucoup plus de données car nous n'avons pas besoin d'être en ligne de mire directe avec le destinataire final pour transférer des données. Les nouveaux protocoles seront proposés pour servir de norme internationale potentielle pour les réseaux spatiaux.

ENFANTS :Comment fonctionne ce nouveau protocole, le système de mise en réseau tolérant aux délais et aux perturbations ?

U : Nous utilisons des méthodes de stockage et de retransmission [de routage des informations via des hôtes qui les conservent jusqu'à ce qu'un lien de communication puisse être établi] similaires à la conception TCP/IP afin de répondre aux exigences de communication spatiale. Mais notre nouveau protocole de bundle est basé sur les principes DTN. Nous devons faire face au fait qu'il existe un potentiel très élevé de retards et de perturbations dans le système. Par exemple, Pluton est loin, de l'ordre de trois à cinq milliards de kilomètres et environ 12 heures aller-retour. L'utilisation du protocole DTN bundle nous permet de concevoir des configurations de mission plus complexes impliquant de nombreux appareils à la surface des planètes et en orbite autour d'elles. Sur Mars, par exemple, il y a quatre orbiteurs et trois engins spatiaux au sol et opérationnels. Nous espérons pouvoir utiliser les protocoles TCP/IP standard à la surface des planètes et à l'intérieur des engins spatiaux, mais nous utiliserons les protocoles DTN pour les communications interplanétaires à distance.

ENFANTS : Cela va-t-il nécessiter la mise en place de nouvelles infrastructures dans l'espace ?

U : La réponse est oui et non. Par exemple, le vaisseau spatial Deep Impact [maintenant appelé EPOXI] est déjà en orbite autour du soleil. Il a été utilisé pour lancer une sonde dans une comète pour examiner son intérieur. EPOXI est temporairement réaffecté pour tester les nouveaux protocoles DTN. Le vaisseau spatial dispose d'un traitement, d'une mémoire, d'un équipement radio et de panneaux solaires pour l'alimentation, nous n'avons donc pas à installer de nouveau matériel. Nous avons juste à télécharger un nouveau logiciel. Nous avons la chance de ne pas avoir encore à déployer de nouvel équipement, mais les protocoles DTN doivent finalement apparaître dans un nombre assez important d'appareils du système pour créer le type de réseau qui peut répondre aux besoins de communication spatiale. Certains engins spatiaux spécialisés pourraient devenir des routeurs à stockage et retransmission. Chaque fois qu'une nouvelle mission est lancée, à l'aide du protocole standard, les actifs de la mission précédente qui sont toujours en activité pourraient être utilisés pour répondre aux besoins de communication de la nouvelle mission. De cette façon, nous espérons créer une sorte de réseau fédérateur interplanétaire.

ENFANTS : Comment gérez-vous les problèmes de sécurité ?

U : Il y a des problèmes de sécurité, et nous avons fait très attention à intégrer des défenses dans la conception de base. Chaque nœud prenant en charge le bundle vérifiera l'identité de tous les autres nœuds avec lesquels il communique et refusera de transmettre les données de tout nœud qu'il ne reconnaît pas. Nous utiliserons des méthodes d'authentification forte, des méthodes de communication cryptographiques, pour nous assurer que les parties qui utilisent les ressources sont autorisées à le faire.

ENFANTS : Quel est le plus grand avantage de construire de nouveaux protocoles pour la communication spatiale ?

U : La partie importante ici est que nous avons des protocoles standardisés qui permettront l'interconnexion de divers engins spatiaux lancés par toutes les nations spatiales. Au fil du temps, au fur et à mesure que de nouvelles missions sont lancées, vous commencez à développer une capacité de base. Chaque fois que vous mettez en place une nouvelle mission, vous créez essentiellement un autre nœud potentiel dans le réseau. Notre espoir à court terme est de commencer à mettre en place des applications DTN/protocole groupé sur Internet par voie terrestre, et de les mettre également sur la Station spatiale internationale pour des tests. À terme, nous espérons que cette capacité fonctionnera tout le temps, puis, lorsque de nouvelles missions dans l'espace lointain seront lancées à l'aide de ces protocoles standard, elles feront partie du système de communication interplanétaire.

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