Интернет на МКС

Сунита Уильямс работает за ThinkPad A31p. С 2011 года эта модель ноутбуков на станции уже не используется.

Международная космическая станция — искусственный спутник Земли, высота орбиты которого составляет порядка 400 километров над уровнем моря. Раз в несколько месяцев производится доснабжение станции необходимым оборудованием и припасами, четыре раза в год — смена экипажа. Но для работы и комфортного существования нужны не только еда, вода и воздух. Важно также сохранять связь с близкими и всем остальным миром.

Сегодня просто регулярной аудиосвязью с семьёй не отделаться. На МКС есть доступ в Интернет. Астронавты, космонавты и гости станции имеют доступ в Сеть. Они ведут аккаунты на сайтах социальных сетей и микроблоги. Для реализации такой роскоши нужно решать как задачу создания нужного канала связи, так и обеспечения его безопасности.

Доступ в веб появился не сразу, а лишь в 2010 году с целью снизить психологическую нагрузку изоляции от остального мира. Как вспоминает астронавт Клейтон Андерсон, во время своего недолгого пребывания в апреле 2010 года он успел застать новую роскошь. На тот момент набирал обороты Twitter, и астронавт попробовал написать твит из каюты японца Соити Ногути. Загрузка шла так долго, что Андерсон не дождался. В конце концов, он пошёл на доставку твитов по электронной почте.

Интернет-связь с МКС происходит в K_u-диапазоне с помощью системы спутников группировки TRDS на геосинхронной орбите. На МКС информация идёт со скоростью до 3 мегабит в секунду, на Землю данные могут уходить со скоростью до 300 мегабит в секунду. Впрочем, среднее число составляет не 300, а в районе 50 мегабит в секунду. И этот крошечный канал только начинает уменьшаться особенностями реализации доступа в Сеть.

На МКС есть несколько десятков ноутбуков марки ThinkPad. От земных они отличаются некоторыми модификациями. К примеру, пассивная система охлаждения блоков питания в условиях микрогравитации работать не будет — тёплый воздух не будет подниматься вверх. Уникальный космический объект, который обошёлся человечеству в полторы сотни миллиардов долларов, ни в коем случае не должен подвергаться хакерским атакам и киберзаражениям. Поэтому в целях безопасности ноутбуки разделены на несколько категорий по основной функции.

Машинки категории Portable Computer System (PCS) подсоединены по шине стандарта 1553 в качестве удалённых терминалов. При проектировании станции роль ноутбуков свели к терминалам — их можно починить или заменить. PCS работают под Linux, и не используются для каких-либо других задач. На экранах этих ноутбуков запущено кастомное графическое представление станции для управления её отдельными узлами и получения телеметрии. Но с PCS в Интернет выйти невозможно.

Итак, в Интернет на МКС ходят с помощью ноутбуков Station Support Computer (SSC) на Windows. Эти же машинки используются для любых других задач — от ведения заметок, отсылки электронной почты в Outlook, видеосвязи до просмотра документации и медиафайлов. С этих же машинок пишут твиты. Обновления до Linux так и не случилось. За редкими исключениями все астронавты и космонавты никогда в глаза не видели UNIX-подобные системы. Переучивать пользоваться открытыми аналогами Word и Excel мало смысла. Кроме ноутбуков члены экипажа используют для выхода в Сеть планшетные компьютеры.

Компьютеры 1 и 2 работают под Windows, 3 — Linux.

Как такового доступа в Интернет на МКС нет. Есть лишь доступ во внутреннюю служебную сеть НАСА. Как пишет работник НАСА Роберт Фрост, рендеринг страниц происходит на Земле. Документ от 2011 года указывает, что для создания инфраструктуры удалённых рабочих столов развёрнут Citrix XenDesktop с использованием Citrix Branch Repeater.

Когда член экипажа открывает страницу, он на деле смотрит на отрисованное на компьютере в Хьюстоне изображение через удалённый рабочий стол. Так можно обеспечить высокую степень безопасности — даже если за сёрфингом недоглядят, любое возможное заражение останется в пределах Земли. Но сказать что-то о качестве соединения будет сложно.

Предположим, астронавт проглядывает аккаунт Instagram дочки. Клик с целью увеличить изображение сначала по Wi-Fi или Ethernet доходит с ноутбука до сервера локальной сети на станции, затем на оборудование связи K_u-диапазона. С антенны сигнал идёт до одного из спутников TDRS, удалённого от МКС на примерно 35 тысяч километров. Затем группа спутников TDRS направляет сигнал на тарелку в Белые пески в штате Нью-Мексико.

На Земле данные идут по сети NASA Integrated Services Network (NISN) в ЦУП (Mission Control Center) в Космическом центре имени Линдона Джонсона в Хьюстоне. Запрос на увеличение картинки поступает на компьютер, который подключён к Интернету. Только здесь происходит собственно увеличение. Запрос отправляется на сервера Instagram. Происходит ровно то же, что случается для обычных земных пользователей — ответ сервера, обмен данными, получение файла. Данные проходят обратный путь до МКС.

Таким образом, скорость брожения по вебу для обитателей МКС определяется состоянием сети K_u-диапазона, тарелки в Белых песках, каналом до Хьюстона и самим каналом в Интернет в Хьюстоне. Из этого списка уже последний — так себе. Поэтому производительность того канала, с которым работают астронавты и космонавты, варьируется.

.@PrestynChapman @NASA We have a slow internet connection. Worse than what dial-up was like. Using it to answer your question right now.

— Scott Kelly (@StationCDRKelly) 26 апреля 2015 г.

Связь бывает 45—50 минут в час. Интернет иногда медленный, но зато есть надёжная электронная почта. По ней предпочтительно получать информацию.

.@emilner we have a very slow internet connection, but reliable email. Email was the preferred way to get info.

— Reid Wiseman (@astro_reid) 20 февраля 2015 г.

Иногда связь работает хорошо. Каждый день в обоих направлениях выгружаются гигабайты видео, и канала вполне хватает.

Что касается безопасности и блокировок, то канал ограничен так же, как и все компьютеры НАСА. Список заблокированных и явно не имеющих к работе отношения сайтов определяет специальный отдел безопасности. Как говорит космонавт Павел Виноградов, у НАСА есть мощная антивирусная защита.

Посещаемые сайты у всех разные. Скотт Келли говорил, что ходил туда же, что и земляне. Келли посещал Twitter, Instagram, проверял свои банковские счета через онлайн-банкинг, иногда смотрел видео.