Международната космическа станция (МКС) не е просто лаборатория и база за космически кораби в орбита. С надморска височина от 350 км над Земята и скорост на циркулация от 28 000 км/ч, това е и най-високата и най-бързо движещата се компютърна мрежа.
Забележка: Следващата статия е създадена през 2010 г. и вероятно хардуерът на станцията се е подобрил леко оттогава.
Това вече не е ракетна наука
Космическите пътувания звучат футуристично, но много от устройствата, използвани на МКС, няма да се срамуват, дори ако са в рециклирано сметище. Гръбната мрежа се състои от повече от 100 военни шини за данни, които са проектирани през 1973 г. за използване в изтребители F-16. 16-битовите шини са способни да предават данни с максимална скорост от 1 Mbps и се използват от повече от 1200 свързани терминала за комуникация помежду си, други подсистеми и лаптопи.
През 2008 г. на европейския модул Columbus е инсталирана Ethernet мрежа с комутатори HP ProCurve 2524, което я прави първата Ethernet мрежа в космоса. НАСА обаче трябваше да се откаже от стандартната гаранция "следващия работен ден", която HP предоставя за тези продукти.
В близко бъдеще мрежата ще бъде надстроена до Gigabit Ethernet, което ще спомогне за увеличаване на скоростта на комуникация между ISS, TDRS сателити и Земята до 300 Mbps (низходяща връзка) и 25 Mbps (нагоре). В момента е 10 Mbps за низходяща връзка и 3 Mbps за възходяща връзка.
НАСА реши да заобиколи бавната скорост през кабелите и инсталира собствена Wi-Fi мрежа с две точки за достъп. След завършването на ISS през 2011 г. се планира по-нататъшно разширяване на тази Wi-Fi мрежа.
Повечето лаптопи (68 броя) са леко остарели IBM ThinkPad A31 от 2002 г., в 1.8 GHz Pentium 4 конфигурация, 512 MB RAM и 40 GB твърд диск. Използваната операционна система е Windows XP (да, Apple не е влязла в космоса). Това лято обаче руската ракета донесе на МКС пратка от 32 нови лаптопа Lenovo ThinkPad T61p с 2,4 GHz процесори Intel Core 2 duo, 2 GB RAM и 100 GB твърд диск. Един от тях служи като сървър.
Преди лаптопите да излязат в космоса, те трябва да преминат през взискателни тестове и специални модификации. Най-важното е защитата на оборудването от космически лъчи и по-доброто охлаждане. Във Вселената няма гравитация и горещият въздух не се издига там, а се натрупва на едно място. Това често води до прегряване. Поради тази причина в компютрите са инсталирани допълнителни вентилатори, а някои от тях имат и водно охлаждане. Друг проблем, който влошава охлаждането, е по-ниското въздушно налягане. Феновете трябва да работят по-бързо на станцията, отколкото на Земята, за да охладят системите до същата температура.
В допълнение към Windows, някои системи използват операционни системи IBM AIX (Unix), Solaris и Linux. Linux се използва като основна операционна система, особено в модула Columbus на Европейската космическа агенция (ESA).
Комуникация
Непрекъснатата аудио, видео и комуникация на данни със Земята се осигурява от сателитите TDRS (Tracking and Data Relay Satellites), работещи в S и Ku лентите. Те използват конвенционални UHF радиостанции, за да се свържат с космическата совалка и между астронавтите.
На борда има и IP телефон и уеб камера, за да се свържете със семействата космонавти на Земята. Изненадващо намираме и радио за шунка, използвано от радиолюбители. За да се опитате да се свържете, кодът за руснаците е RS01SS, а за американците NA1SS.
Контрол и навигация
Първите модули на станцията, Unity и Zaria, бяха свързани през 1998 г. По-късно бяха свързани модулите Zvezda, Destiny, Leonardo, Canadarm2, Pirs, Harmony, европейският модул Columbus и японският модул Kibo. След завършване през 2011 г. станцията ще има вътрешен обем от 1000 м2 и тегло от 400 тона.
МКС лети с висока скорост и обикаля Земята на всеки 91 минути. Най-малката грешка в навигацията и отклонението от курса може да доведе до прегряване на станцията, загуба на връзка или захранване. Малко изненадващо е, че ISS използва GPS сателити за навигация. В допълнение, това също помага да се усъвършенства позицията с руската навигационна система GLONASS (Глобална навигационна сателитна система) и сензорите за положение на Слънцето и звездите, които откриват съзвездия. Жироскопската система RGA (Rate Gyroscope Assemblies) е много важна за навигацията. Той използва прецизни лазерни лъчи за откриване на деформациите на жироскопа и по този начин и на станцията.
Няколко електрически жироскопа с 98-килограмово стоманено колело, въртящо се с 6600 об/мин, се използват за придвижване и коригиране на позицията на космическата станция. Разбира се, предлагат се и традиционни ракетни двигатели.
Слънчева станция
МКС получава цялото си електричество от слънчеви клетки. Когато строителството приключи, станцията ще съдържа няколко големи крила, състоящи се от 262 400 слънчеви клетки с площ 2500 квадратни метра. Заедно те ще генерират 120 kW енергия. След 15 години поради износване мощността им ще бъде намалена до 105 kW.
Използваните слънчеви клетки имат ефективност от 14%, което е било обичайно по време на проектирането на станцията. Днешните съвременни статии имат ефективност над 30%. Станцията е оборудвана и с комплект Ni-Mh батерии, които доставят енергия през нощта.
През 1996 г. е извършен революционен експеримент на бъдещата космическа станция с цел евтино производство на електроенергия. Зад совалката беше изтеглен специален сателит с проводящ кабел с дължина 19 км. Благодарение на електроните в йоносферата и движението в магнитното поле на Земята той успя да генерира голямо количество енергия. Освен това, ако в сателита се пусне противоположният ток на електрически ток, той теоретично би могъл да се движи срещу гравитацията. Тази технология може да се използва за коригиране на позицията на космическата станция, спестявайки милиони долари от ракетно гориво. При един от експериментите обаче спътникът се откъсна и отлетя. Проектът не продължи.
Какво в свободното си време ?
Членовете на екипажа могат да поискат филми, предавания или други мултимедийни файлове да бъдат качени на централен сървър, който след това да могат да гледат на своите лаптопи. Астронавтът Майкъл Барат също е гледал новия Star Trek през май, точно в деня, в който този филм е пуснат. Неговият предшественик, астронавтът Грег Чамитоф, гледаше сериала „Стар Трек“ всеки уикенд. Освен Star Trek, изглежда, че астронавтите се интересуват и от извънземни космически кораби и евентуално уебсайта www.vesmirni-lide.cz, респ. www.cosmic-people.com
На снимка на НАСА на адрес www.spaceflight.nasa.gov/gallery/images/station/crew-13/hires/iss013e40000.jpg те имат снимка на летящи чинии на работния плот на Windows, вероятно от www.cosmic-people.com/ английски/img_0000/obr277.jpg. Просто рецесия ли е, или те сериозно се интересуват от този въпрос? Както и да е, интернет е пълен с уж тайни видеоклипове от НАСА, които показват загадъчни летящи обекти около Международната космическа станция.
Когато астронавтите не играят с компютри, те се забавляват с цифрови фотоапарати и камери. Към днешна дата те са направили повече от 200 000 снимки и стотици часове видео.
Междупланетен интернет
Все още няма пряка интернет връзка на МКС. Имейл сървърът се синхронизира с наземната станция три пъти на ден. Въпреки това няколко пъти се е случвало лаптопите да са заразени с вируси. В миналото на компютрите на станцията беше инсталирана словашката антивирусна система NOD32. Не е известно дали тази система се използва и до днес.
Една от причините, поради които астронавтите нямат пряка връзка с Интернет, е, че настоящите интернет протоколи не са проектирани да работят в космоса. В бъдеще се планира изграждането на междупланетен интернет в нашата слънчева система. Всички нови сонди и сателити, изпратени до планетите, трябва да комуникират по този начин.
В такава негостоприемна среда трябва да сметнем със закъснение на сигнала от няколко минути до часове, с големи смущения и с прекъсване на комуникацията. Необходими са 6 до 60 минути, за да премине радиосигналът от Земята към Марс и обратно. Времето зависи от постоянно променящото се положение на планетите. Смущенията често се причиняват от слънчеви изригвания. Ако комуникиращият сателит се намира в далечната страна на планетата, връзката може да бъде напълно загубена.
За тези условия се разработва DTN (Disrupt Tolerant Networking) технология, която включва например протоколите SCPS-FP, SCPS-TP, SCSP-SP и SCSP-NP. Те са подобни на стандартните протоколи FTP, TCP и IP. Междупланетен интернет вече е тестван на някои спътници, а тестовете се провеждат на космическата станция от ноември тази година.
През последното тримесечие на 2010 г., благодарение на междупланетния Интернет, астронавтите вече можеха да достигнат директно до интернет от своите лаптопи.