ما هو الإنترنت بين المطبوعات؟

شبكة الإنترنت المشتركة بين الكواكب هي بنية شبكية متخصصة مصممة لتمكين التواصل الموثوق عبر المسافات الواسعة التي تفصل الكواكب والقمر والمركبات الفضائية، بخلاف الشبكة الأرضية، التي تعتمد على بنية أساسية كثيفة من الكابلات الألياف الضوئية، والموجهات، ومراكز البيانات، يجب أن تتنافس شبكة مشتركة بين الكواكب مع تأخيرات شديدة في الإشارات، واتصالات عابرة، ومفهوم الإرشاد المادي للشبكة الفضائية الناشئة.

في صميمها، تستخدم شبكة الإنترنت المشتركة بين الكواكب آلية تخزين وخارجية تسمح بالاحتفاظ بمجموعات البيانات مؤقتا في مواقد نقل إلى أن يصبح مسار اتصال متاحا، وهذا يتناقض بشكل حاد مع نموذج الطاقم الآلي في الوقت الحقيقي، الذي يربط دائما بالشبكة الأرضية، وقد وضعت بروتوكولات مثل شبكة التأقلم/التكرار في مجال النقل الشبكي، وذلك خصيصا لمواجهة التأخيرات الطويلة الأمد.

لفهم أعمق لطريقة إختلاف الـ دي تي إن من البروتوكولات التقليدية للإنترنت تشير إلى بحث وكالة الأمن القومي عن شبكة مُتسامحة للتأخر/التشفير

التكنولوجيات الأساسية خلف الإنترنت

ويتطلب بناء شبكة إلكترونية وظيفية أكثر من مجرد توجيه الهوائيات في المركبات الفضائية البعيدة، ويقوم المهندسون والعلماء بتطوير مجموعة من التكنولوجيات التي تشكل معا العمود الفقري للاتصالات الفضائية في المستقبل، وتتصدى هذه التكنولوجيات للتحديات الأساسية المتمثلة في المسافة والارتقاء، والقيود على الطاقة، مع ضمان التوافق بين مختلف البعثات والشركاء الدوليين.

نفق/النقل إلى شبكات المسامحين

وشبكة تكنولوجيا المعلومات هي مجموعة مواد البروتوكول التي تجعل الاتصالات بين الكواكب عملية، وخلافاً لشبكة TCP/IP التي تفترض وجود اتصال مستمر من نهاية إلى نهاية المطاف، فإن الشبكة الرقمية مصممة للعمل في البيئات التي تكون فيها الربط متقطعة وتقاس التأخيرات في دقائق بدلاً من الثانية، ويستخدم البروتوكول طبقة " وندر ت " تخزن مجموعات البيانات في العهود الوسيطة وترسلها عندما تصبح المقصد القادم متاحاً.

شبكات التتبع الساتلية

وتُستخدم السواتل المُطلَقة في مواقع استراتيجية كمراكز اتصال تُحدَّد مسافات بين الكواكب ويمكن لهذه المسافات أن تدور حول كوكب ما، أو أن تُنشر في نقاط لاغرانج، أو حتى كحدود مخصصة للاتصالات بين الكواكب، فعلى سبيل المثال، تعمل أجهزة المدار حول المريخ على أنها تُستخدم في الوقت الراهن كتَبُّل للدوارات على السطح، وتُجمع البيانات وتُنقلها إلى الأرض عندما يكون من الأفضل، وستُوسِّع شبكات المستقبل نطاق هذا المفهوم باستمرار.

نظم الاتصالات بالليزر

إن الاتصالات البصرية أو الليزرية تمثل قفزة إلى الأمام في سرعة نقل البيانات، باستخدام شعاعات مركّزة من الضوء بدلا من الموجات اللاسلكية، يمكن لنظم الليزر أن تحقق معدلات بيانات أعلى من 10 إلى 100 مرة، مع استخدام أقل قدرة وتقلّصا من المواصفات، وقاعدة بيانات مسار الاتصالات اللاسلكية (LCRD) وقاعدة البيانات المتكاملة المقبلة عن استخدام الترددات المنخفضة المدارية

توحيد المعايير والقابلية للتشغيل المتبادل

ولكي تعمل شبكة الإنترنت المشتركة بين الكواكب بفعالية، يجب على جميع المشاركين التقيد بالمعايير المشتركة، وتضطلع اللجنة الاستشارية لنظم البيانات الفضائية بدور رئيسي في تحديد هذه البروتوكولات، بما يكفل إمكانية تواصل عملية الترميز التي تقوم بها إحدى الدول عبر السواتل التي تبنىها دولة أخرى.() كما أن توحيد المعايير يشمل أشكال البيانات، والبروتوكولات الأمنية، وخطط الفرز الخاطئ.() وبدون هذه الدرجة من التنسيق، يظل الوعد الذي قطعته شبكة غير مكتملة.

الألياف الحالية والبحوث الجارية

إن الشبكة الإلكترونية المشتركة بين الكواكب ليست نظرية بحتة، وقد أظهرت عدة بعثات بالفعل التكنولوجيات الرئيسية، وما زالت البحوث مستمرة في وكالات الفضاء والجامعات في جميع أنحاء العالم، وهذه المعالم توفر أساسا صلبا للشبكات الأكثر طموحا التي تتوخى تحقيقها في العقود المقبلة.

تنفيذ وكالة الأمن القومي

وقد أجرت الوكالة اختبارات ناجحة متعددة للشبكة الرقمية للسواتل في محطة الفضاء الدولية وفي السواتل المدارة للأرض، وفي عام 2016، أظهرت الوكالة اتصالات يمكن استخدامها باستخدام الـ دي تي إن بين محطة الفضاء الدولية وغطاء المريخ المحاكا، مما أثبت أن البروتوكول يمكن أن يعالج حالات التأخير والتعطل التي تُحدثها البعثات الفضائية العميقة، وقد أثبتت هذه الاختبارات صحة بروتوكول الحزمة ووفرت خبرة قيّمة في عمليات النشر في المستقبل.

The Lunar Laser Communication Demonstration

وقد حقق كشف بيانات " لونار لازر " الذي بدأ في عام 2013 معدلات قياسية بين مدار القمر والأرض، حيث نقلت بيانات في ما يصل إلى 622 ميغابيتاً في الثانية، مما يدل على أن الروابط البصرية يمكن أن تعمل على مسافات مماثلة للمسافات بين الأرض والقمر، وقد مهد نجاح " LLCD " الطريق أمام مشاريع أكثر طموحاً في مجال الاتصالات بالليزر، بما في ذلك المشاريع التي تستهدف مسافات المريخية.

الجهود التعاونية الدولية

إن الشبكة المشتركة بين الكواكب هي بطبيعتها مسعى عالمي، وتعمل وكالات مثل وكالة الفضاء الأوروبية، والوكالة اليابانية لاستكشاف الفضاء الجوي، وروسكوسموسومات جنبا إلى جنب مع ناسا لتطوير نظم قابلة للتشغيل المتبادل، وشبكة الاتصالات للمريخ، وهي مجموعة مقترحة من أجهزة المدار والهبوط، مثال على الكيفية التي يخطط بها الشركاء الدوليون لتبادل الهياكل الأساسية، والمشاريع التعاونية مثل هذه تقلل من ازدواجية الجهود وتنشئ شبكة موحدة تعود بالفائدة على جميع المشاركين.

الآثار المترتبة على استكشاف الفضاء

وسيؤدي ظهور شبكة إلكترونية قوية بين الكواكب إلى تحويل استكشاف الفضاء بطرق تتجاوز بكثير نقل البيانات البسيطة، وسيمكن من إنشاء هياكل جديدة للبعثات، ويعزز قدرات المستكشفين الآليين والبشر، ويعجل بخطى الاكتشاف العلمي، وتوضح الفروع التالية بعض أهم الآثار.

تعزيز قدرات البعثة

وبشبكة إلكترونية موثوقة، يمكن لمراقبي البعثات أن يرصدوا صحة المركبات الفضائية، وأن يعدلوا مساراتها، وأن يستكملوا البرامجيات في وقت قريب من الواقع، ويمكن للعلماء على الأرض الحصول على بيانات من الأدوات التي يتم جمعها، مما يتيح لهم اتخاذ قرارات بشأن الرحلة بدلا من أيام أو أسابيع الانتظار لإرسالها بالكامل، وهذه القدرة قيمة خاصة بالنسبة للملاحظات التي تراعي الوقت، مثل تتبع الأحداث الفلكية العابرة أو الاستجابة لظواهر غير متوقعة.

دعم المستوطنات البشرية فيما وراء الأرض

وستتطلب المستوطنات البشرية في المستقبل على سطح القمر أو المريخ تواصلا مستمرا رفيع المستوى مع الأرض من أجل كل شيء من القياس الطبي عن بعد إلى التفاعل الاجتماعي، وستوفر الشبكة الداخلية المشتركة بين الكواكب العمود الفقري لهذه الروابط، وستتيح إجراء مشاورات عن بعد مع الأطباء، والوصول إلى الموارد التعليمية، بل وحتى الاتصالات عن طريق الفيديو في الوقت الحقيقي مع الأسرة والأصدقاء، بالإضافة إلى الفوائد النفسية، يعتبر الاتصال الموثوق به ضروريا لنظم السلامة الحرجة مثل دعم الحياة، وتنسيق الموئل، والاستجابة لحالات الطوارئ.

النظم المستقلة والإدماج في الأنشطة المنفذة تنفيذاً مشتركاً

ومع زيادة تحرك البعثات نحو النظام الشمسي، فإن التأخير في الاتصال قد يطول كثيراً بالنسبة للتحكم في الوقت الحقيقي من الأرض، فالنظم المستقلة ذاتياً التي تُستخدم بالاستخبارات الاصطناعية ستتعين اتخاذ قرارات مستقلة مع الحفاظ على اتصال بالشبكة الأوسع نطاقاً من أجل التحديث والتنسيق، وستدعم الشبكة الإلكترونية المشتركة بين الكواكب هذا النهج الهجين عن طريق توفير الربط بين الحين والآخر لتحديثات البرامجيات، وتزامن البيانات، والقيادات ذات المستوى الرفيع، مع استكشاف نماذج يوم العمليات المحلية.

التعجيل بالكشف العلمي

وسيؤدي نقل البيانات بسرعة عالية وموثوقة إلى التعجيل بشكل كبير بالعودة العلمية من البعثات الفضائية، وبدلا من أن تكون هناك شهور انتظار أو سنوات لجميع البيانات من بعثة ما لتعود إلى الوراء، سيكون لدى الباحثين إمكانية الوصول إلى مجموعات بيانات كبيرة، مما يتيح إجراء تحليل أسرع وبرامج بحث أكثر دينامية، وستكون هذه الوسيلة بمثابة مغيرة للمباراة في ميادين مثل جيولوجيا الكواكب، وعلوم الغلاف الجوي، وعلم الفضاء، حيث يمكن أن تسترشد البيانات في ذلك.

For insights into how NASA is planning these capabilities, see their commercial crew program overview] and related communication infrastructure initiatives.

التحديات والنظر في المسألة

وعلى الرغم من الوعد الهائل الذي قطعته شبكة الإنترنت المشتركة بين الكواكب، لا تزال هناك عقبات كبيرة، إذ أن هذه التحديات تشمل عوامل تقنية وتشغيلية بل وبشرية يجب معالجتها قبل أن تصبح شبكة متكاملة حقا على نطاق المنظومة الشمسية جاهزة للعمل.

الإشارة والطابع

والتحدي الأساسي الأهم هو سرعة الضوء، وحتى في الساعة 299792 كيلومتر في الثانية، تستغرق الإشارة من الأرض حوالي 3 دقائق للوصول إلى المريخ في أقرب نهج لها وحتى 22 دقيقة في أبعد مكان، أما بالنسبة للبعثات الواقعة خارج المريخ، فإن فترات الرضاعة تمتد إلى ساعات أو حتى أيام، وهذا التأخير يجعل التفاعل في الوقت الحقيقي مستحيلا ويستلزم بروتوكولات يمكن أن تعمل في شكل اتصالات متزامنة.

الموثوقية والارتقاء بالشبكة

وتخضع المركبات الفضائية ونظم اتصالاتها لظروف قاسية: الإشعاع، ودرجات الحرارة القصوى، والأضرار المادية، وضمان استمرار تشغيل الشبكة عندما تفشل المواصفات الفردية في يتطلب تصميما دقيقا مع مستويات متعددة من التكرار، ويجب وضع سواتل الارتجال بحيث يمكن أن يُستولى على بعضها البعض، ويجب تخزين البيانات وحمايتها بحيث لا تضيع إذا انقطعت الصلة بصورة غير متوقعة، وبناء شبكة تتسم بالقابلية للتأثر وفعالية التكلفة.

التهديدات الأمنية السيبرانية

ومع أن الشبكات الفضائية أصبحت أكثر أهمية، فإنها تصبح أيضا أهدافا للجهات الفاعلة الخبيثة، ويجب أن تتضمن شبكة الإنترنت المشتركة بين الكواكب تدابير أمنية قوية للحماية من الوصول غير المأذون به، وتلاعب البيانات، وهجمات رفض الخدمة، وأن تكون نظم الكشف عن الاختراق والتوثيق والتطفل التي تستهدف القيود الفريدة على الفضاء، أساسية، وقد تكون عواقب الهجمة الإلكترونية الناجحة على نظام دعم حياة المريخ أو نظاماً ملاحياً.

تنمية التكاليف والهياكل الأساسية

إن نشر الهياكل الأساسية اللازمة لشبكة الإنترنت بين الكواكب مكلف، إذ إن إطلاق سواتل نقل، وتطوير حمولات متطورة للاتصالات، وصيانة المحطات الأرضية يتطلب استثمارا كبيرا من الوكالات الفضائية والشركاء من القطاع الخاص، وسيتطلب تحقيق التوازن بين الحاجة إلى شبكة مرنة مع واقع قيود الميزانية تحديد الأولويات بدقة واتفاقات تقاسم التكاليف الدولية، وقد تؤدي الشركات الخاصة مثل الفضاء الخارجي والأرز الأزرق دورا متزايدا في توفير خدمات الاتصالات كجزء من استراتيجياتها الأوسع نطاقا.

The Road Ahead: Future Developments

وفي انتظار ذلك، يتوقع أن تتطور شبكة الإنترنت بين الكواكب من خلال سلسلة من الخطوات الإضافية، كل بناء على آخرها، إلى أن تبث شبكة متكاملة حقا النظام الشمسي الداخلي وما بعده.

شبكة الاتصالات للمريخ

وهناك شبكة مخصصة للمدارين والحواجز السطحية حول المريخ هي واحدة من أكثر المشاريع شيوعا، وستوفر هذه الشبكة تغطية مستمرة للدوارات والقاطرات والمستوطنات البشرية في نهاية المطاف على السطح، وقد اقتُرحت عدة مفاهيم، منها استخدام السواتل الصغيرة في مدار المريخ التي تعمل كنفقات مخصصة، فضلا عن المحطات الضوئية ذات الطاقة العالية على سطح الأرض من أجل إقامة وصلات عالية مباشرة.

شبكة الإنترنت المشتركة بين الكواكب لبعثات الفضاء العميقة

ومع تسارع البعثات إلى المشتري، زحل، وما بعده، تنمو الحاجة إلى شبكة اتصالات فضائية عميقة، وتقوم شبكة الفضاء العميق التابعة لناسا حاليا بدور هذه الشبكة، ولكن قدرتها محدودة ومحددة، وتشمل الخطط المستقبلية نشر سواتل لنقل المياه في نقاط لاغرانج وقرب الكواكب البعيدة لإنشاء شبكة مشرقة تمتد إلى النظام الشمسي، وتحتفظ هذه الندوات ببيانات وترسلها عبر مسافات شاسعة.

الشراكات التجارية والدولية

ومن المرجح أن يتسارع تطوير الشبكة الإلكترونية المشتركة بين الكواكب مع دخول الكيانات التجارية إلى قطاع الفضاء، كما أن الشركات مثل الفضاء الخارجي، مع تركيبة ستارلينك، ومشروع كويبر الأمازون، تقوم بالفعل ببناء شبكات ساتلية كبيرة في مدار أرضي منخفض، وتوسيع هذه القدرات خارج مدار الأرض خطوة طبيعية قادمة، وستكون الشراكات بين القطاعين العام والخاص، إلى جانب التعاون الدولي القائم، أساسية لتمويل وتشغيل شبكة الموارد التي ستنشأ عن ذلك شبكة مشتركة.

خاتمة

إن الإنترنت بين الكواكب هو أحد أكثر التحديات والفرص التقنية تحولا في عصر الفضاء، وبإعادة التفكير في مبادئ الربط الشبكي الأساسية لاستيعاب المسافات الواسعة والوصلات المتقطعة والمهندسين والعلماء، يرسيون الأساس لمستقبل يكون فيه الاتصال عبر النظام الشمسي روتينياً، حيث يرسل رسالة إلكترونية عبر الكوكب اليوم، وهذه الشبكة لن تعزز كل جانب من جوانب البحث الآلي والبشري فحسب، بل ستمكن أيضاً من إيجاد أنواع جديدة من البعثات