Smartfony będą działać na Księżycu? Nokia buduje tam pierwszą sieć 4G
Jeszcze w tym miesiącu Intuitive Machines, prywatna firma odpowiedzialna za pierwsze komercyjne lądowanie na Księżycu, wystartuje z drugą misją z Centrum Kosmicznego Johna F. Kennedy'ego agencji NASA. Głównym celem jest przeprowadzenie badań w okolicy, w której znajdować się może woda w formie lodu, a także umieszczenie satelity na orbicie. Nokia chce również dokonać pierwszego w historii uruchomienia pozaziemskiej sieci 4G.
Misja kosmiczna ma na celu rozmieszczenie lądownika, łazika i skoczka, które zbadają okolice bieguna południowego Księżyca, gdzie może znajdować się lód wodny, oraz umieszczenie satelity komunikacyjnego na orbicie księżycowej. Kolejnym zadaniem jest instalacja w pełni funkcjonalnej sieci komórkowej 4G LTE. Będzie to pierwsza taka sieć nie tylko na Księżycu, ale w ogóle w kosmosie - o ile oczywiście na podobny pomysł nie wpadła już inna cywilizacja pozaziemska.
W kosmosie robi się tłoczno. Komunikacja musi ewoluować
Tak zwana łączność radiowa punkt-punkt, która wymaga wyraźnej linii widzenia między antenami nadawczą i odbiorczą, od zawsze stanowiła podstawę komunikacji zarówno na powierzchni, jak i łącza powrotnego z Ziemią - już od czasu programu Apollo. Ten punktowy protokół komunikacyjny nie stanowił wcześniej większego wyzwania, jako że nie było aż tak wielu punktów do połączenia. Zwykle był to pojedynczy statek kosmiczny, lądownik czy łazik komunikujący się z Ziemią. Nie musiały one też wysyłać zbyt wielu danych.
Wkrótce jednak w kosmosie zrobi się bardziej tłoczno. Program Artemis agencji NASA zakłada wysłanie astronautów na księżyc już w 2028 roku i ich stałe osiedlenie w latach 30. Pojawia się zatem potrzeba ustanowienia sieci komórkowej na wzór tej ziemskiej. Sieć działająca na pełną skalę (zamiast punktowej komunikacji) zapewni wyższe szybkości transferu danych, większy zasięg oraz możliwość połączenia wielu urządzeń jednocześnie. Nie zadziała tu jednak metoda kopiuj-wklej. Surowe warunki księżycowe różnią się od tych panujących na Ziemi, więc technologia musi zostać wzmocniona.
Sieć w pudełku. Nokia tworzy nową infrastrukturę na Księżycu
Nokia projektuje już elementy architektury 4G odporne na promieniowanie, ekstremalne temperatury i częstotliwości wibracji, które występują podczas startu, lotu oraz lądowania. Wszystkie te części są umieszczane w pojedynczej "sieci w pudełku", które zawiera wszystkie niezbędne elementy sieci komórkowej z wyjątkiem anteny i źródła zasilania.
"Mamy antenę na lądowniku, więc razem z pudełkiem to właściwie już twoja stacja bazowa i wieża" - mówi Thierry Klein, szef Nokia Bell Labs Solutions Research, który w 2020 roku otrzymał od NASA kontrakt na zaprojektowanie sieci komórkowej dla Księżyca. Zestaw będzie zasilany przez panele słoneczne lądownika.
Podczas misji IM-2 sieć komórkowa 4G umożliwi komunikację między lądownikiem a dwoma pojazdami. Najprawdopodobniej sieć będzie działała tylko kilka dni - statek kosmiczny zapewne nie przetrwa, gdy na powierzchni naszego naturalnego satelity zapadnie noc. To jednak dopiero pierwsze kroki.
Nokia planuje wybudowanie bardziej rozległej sieci 4G, a nawet 5G, która pokryje zapotrzebowanie habitatu misji Artemis oraz jego otoczenia. Firma pracuje też nad integracją komunikacji komórkowej ze skafandrami kosmicznymi Axiom dla przyszłych astronautów na Księżycu. Jak mówi Klein:
Być może tylko jedna sieć w pudełku, jedna wieża będzie w stanie w pełni pokryć to zapotrzebowanie, a może będziemy potrzebować ich wielu. Nie będzie się to różnić od tego, co widzisz w naziemnych sieciach komórkowych.
Zdaniem naukowca sieć komórkowa powinna się rozrastać równolegle z przyszłą gospodarką księżycową.
Czy na Księżycu użyjesz swojego smartfona?
Nie wszystkim jednak ta wizja się podoba. Sieci LTE zwykle działają w zakresie 700 MHz - 2,6 GHz, czyli w obszarze widma częstotliwości radiowych, który częściowo pokrywa się z częstotliwościami zarezerwowanymi dla radioastronomii. Dochodzenie takich sygnałów radiowych z Księżyca może zakłócić obserwacje prowadzone z Ziemi.
Na przeszkodzie mogą też stać kwestie regulacyjne. Istnieją częstotliwości radiowe, które przyjęto na arenie międzynarodowej do wspierania misji księżycowych, a pasmo LTE do nich nie należy. Przepisy radiowe ITU-R zabraniają np. wykorzystania częstotliwości 4G na powierzchni oraz w pobliżu Księżyca.
Aby więc wszystko przebiegało zgodnie z prawem, Nokia otrzymała tymczasowe pozwolenie specjalnie dla misji IM-2. W przyszłych misjach trzeba będzie jednak dokonać modyfikacji. "W przypadku permanentnego wdrożenia będziemy musieli wybrać inne pasmo częstotliwości. Mamy już listę częstotliwości do rozważenia" - mówi Klein i dodaje, że nawet po tych modyfikacjach księżycowa sieć komórkowa będzie zgodna z ziemskimi standardami 4G i 5G.
Co to oznacza z praktycznego punktu widzenia? Jeśli kiedyś będziesz mieć szczęście i polecisz na Księżyc, to twój smartfon powinien działać normalnie - tak samo jak na Ziemi. Będzie on jednak musiał zostać wpisany na listę zatwierdzonych urządzeń. I będziesz potrzebować księżycowej karty SIM.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 88 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
