月にもまもなく携帯電話サービスが提供される

NASAのアルテミス計画が2024年に人類を再び月に送ることに成功すれば、宇宙飛行士たちは最初の足跡を残す前に最初の言葉をツイートするという選択肢を持つかもしれない。

先週、NASAは通信会社ノキアと月面にLTEセルラーネットワークを構築する1410万ドルの契約を結んだと発表した。これは、NASAが今年、新しい宇宙技術の開発を促進するために民間企業に与えた15の助成金のうちの1つだ。ノキアによると、このハードウェアは2022年後半に着陸する予定で、設置や設定に人間の手は必要ないという。このネットワークは、基地局の範囲内にあるあらゆるデバイスに高速接続を提供する。

「ノキアが提案した既存の4G/LTE技術を月面での利用に適応させることで、月面着陸船、月面探査車、居住地、宇宙飛行士など、月面上のさまざまな人々との通信が可能になる可能性がある」とNASAの宇宙技術ミッション局の次長ジム・ロイター氏は電子メールで述べた。「この将来の能力は、月面および月面周辺での強力で持続可能な存在の鍵となる可能性がある」

ノキアの月面ネットワークは地球に十分近いため、地上のインターネットとの接続は比較的簡単だろう。しかし、最後のフロンティアが地球から外に広がるにつれ、乗組員であれロボットであれ、人間のコミュニケーションの範囲もそれに合わせて拡大する必要がある。たとえば、SpaceX の創設者であるイーロン・マスクは最近、火星にスターリンク ネットワークを構築する可能性について推測した。将来の探検家にとって幸運なことに、太陽系の遠く離れた場所を結ぶ技術、つまり惑星間インターネットは、何十年も前から開発が進められている。しかし、もしそれが実現すれば、宇宙インターネットは、今日の地上インターネットとはまったく異なる方法で未来のミームを伝送することになるだろう。

通信の観点から見た宇宙の問題は、その広大さだ。ツイートはニューヨークから東京まで 5 分の 1 秒未満で届くが、自然界の最高速度で移動するさらに高速のレーザー ビームでも、月まで到達するには 1 秒以上かかる。火星との Zoom 会議は忘れてもいい。片道の通信では、赤い惑星まで 3 分から 20 分かかる。宇宙船や惑星は猛スピードで飛び回っており、定期的に互いを覆い隠したり、太陽の裏側を通過したりするため、接続は技術的に非常に難しい課題となる。

現代のインターネットの設計者であり、NASA ジェット推進研究所の著名な客員科学者である Vint Cerf 氏を含む技術者は、光速などの厳しい物理的限界が空間を独立した領域に分割することを長い間認識してきました。ネットワークにどれだけの G があっても、火星の探検家が地球とリアルタイムで通話を楽しむことは決してありません。代わりに、火星や地球などの領域はそれぞれ独自のローカル ネットワークを持ち、惑星間インターネットによってそれらを「地域インターネットのネットワーク」にまとめることができます。

しかし、そのパッチワークネットワークを構築するだけでも、決して簡単なことではない。地球上では、デバイスは伝送制御プロトコルとインターネットプロトコル（略してTCP/IP）と呼ばれる一連の手順に従ってデータを交換している。東京の電話がニューヨークのサーバーに保存されているツイートを取得する場合、TCP/IP（サーフ氏が共同開発した）では、デバイスがサーバーと世界中の他のデバイスの間をホッピングして、デバイス間の完全なルートを見つけ、一連のデータパケットでメッセージを送信する必要がある。チェーンの1つのリンク（「ノード」）が送信中にダウンすると、ルートが切断され、送信中のパケットが消えてしまう。比較的小規模で安定した地上のインターネットではノードが利用できなくなることはめったにないが、急速に移動する遠く離れた宇宙船をノードに含めるネットワークでは、長い停電期間は一般的だろう。

宇宙インターネットには、宇宙に適したルールが必要です。そして、12 を超えるチームが何年もかけて、情報を配信するための新しいパラダイムである遅延 (または中断) 耐性ネットワーク (DTN) の開発に取り組んできました。

核となる考え方は、エンドポイントだけでなく、ネットワーク内のすべてのノード (デバイス) に責任を委任することです。チェーン内の次のリンクがダウンしたときにパケットをドロップする (つまり、メッセージのすべてまたは一部を失う) 代わりに、DTN 内の中間ノードは、次の接続がオンラインに戻るまでパケットを保存します。ノードは、パケットが次の宛先に安全に到着したことを確認してからのみ、メモリから情報を消去できます。火星のデバイスが地球のデバイスとリアルタイムで通信できるようにするプロトコルはありませんが、DTN は、メッセージが最終的に惑星間の溝を越えて確実に届くようにすることができます。

惑星間ネットワーキング特別利益団体など、この概念を支持する人々は、いつの日か多くの宇宙船が必要なハードウェアを搭載し、太陽系の離れた地域を宇宙インターネットに結びつけるスマートノードとなることを期待している。

その間、NASA は DTN 手順の実験を数回行ってきた。NASA は 2008 年、ディープ インパクトと呼ばれる宇宙船の長期ミッション中にこのプロトコルを初めてテストした。研究者は 300 枚の画像を 1,500 万マイル、80 光秒離れた深宇宙の探査機に送信し、地球に送り返した。その後、宇宙飛行士のサニータ ウィリアムズは 2012 年に国際宇宙ステーション (ISS) から DTN を使用してレゴ ロボットを制御した。

2016年、ISSはDTNを新たに実装して永続的なノードとなり、2017年には南極からの自撮り写真を受信することができました。次に、地球の海洋を研究することを目的とした衛星が2022年に打ち上げられ、科学データを送信するのにDTNを使用する予定です。

ノキアのLTEネットワーク上の着陸機、探査機、その他のデバイスは、従来のプロトコルであるTCP/IPを使用して、月面でローカルに相互通信する。地球との接続はLTEネットワークの一部ではなく、ノキアのパートナーであるIntuitive Machinesが担当するが、初期展開では高度なDTNプロトコルは必要ないだろうとノキアの担当者は述べた。

それでも、宇宙ベースの新しいハードウェアは、DTN 支持者にとって、地表からわずか 250 マイル離れたところを飛行する ISS の場合と同じように、実験を計画するための新しい遊び場を意味します。NASA と Nokia がどのようにそれを実現しようとも、2010 年に始まった宇宙飛行士による地上の Twitter へのアクセスは継続されるようです。