2013/05/06

As Dificuldades de uma Internet Espacial


Na Terra, podemos dar-nos ao luxo de ter comunicações a atravessar oceanos que acontecem mais rapidamente do que um pixel a ser mostrado no nosso ecrã de computador; mas quando olhamos para um futuro onde se deseje ter uma "internet interplanetária"... os desafios são bem diferentes.

Vincent Cerf trabalha no Google como "evangelista" da Internet, e no seu currículo encontramos contribuições de peso para isso... já que foi um dos responsáveis pela criação do TCP/IP - o "Internet Protocol" que tornou possível a internet como a conhecemos hoje. Agora, vai imaginando como se poderá expandir a rede que liga o nosso planeta a outros planetas, criando uma Internet multiplanetária sujeita a muitas outras imposições e limitações.

A começar: a velocidade da luz; que por cá é capaz de enviar dados de um lado ao outro do planeta em milisegundos; mas que à escala astronómica faria com que um pedido enviado de Marte demorasse 20 minutos a cá chegar, e mais 20 minutos a regressar... Se acham desesperante um "ping" de alguns segundos, imaginem como seria terem um "ping" de 40 minutos!

Para além disso, temos outras coisas como os alinhamentos planetários (com os planetas a intrometerem-se no percurso das comunicações, e a rotação dos mesmos a poder fazer com que não haja linha directa de comunicação).


A solução proposta - e que já é utilizada em Marte - passa por acumular e agrupar blocos de informação para que possam ser transmitidos "em pacotes" assim que for possível - invertendo um pouco o processo que acontece na Terra, onde no caso de algo não poder ser transmitido é descartado.


O melhor mesmo é já reservar uns petabytes para servirem de cache em Marte, para que os futuros astronautas (mesmo que seja numa viagem só de ida) tenham alguma coisa com que se entreter por lá.

21 comentários:

  1. O paradoxo de enviar a informação assim que for possível, apesar de interessante, continua na mesma estrangulado pela distância e pela velocidade a que a informação será transmitida. Estas DTNs (delay tolerant networks) nas quais a comunicação inter-planetária assenta já deram provas de exequibilidade - os interessados podem ver os resultados obtidos com o projeto N4C, no qual o sr. Vinton Cerf participou como consultor - embora continuem a existir vários obstáculos. Mas certamente é, para quem estiver "lá em cima", melhor do que nada.

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  2. Quando for necessária penso que já teremos comunicações instantâneas usando o emparelhamento quântico do spin das partículas. Ninguém sabe como a informação do uma partícula instantaneamente chega ao seu par, quando digo instantâneo é mesmo instantâneo, não é velocidade da luz nem outra velocidade nenhuma é imediato. Assim que se descobriu esta propriedade muitas pessoas pensaram logo nesta possibilidade, incluindo eu :P, eu só pensei usar num livro de ficção cientifica, alguns já a estão a estudar como pô-la em prática.

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    1. já foi provado varias vezes que o emparelhamento quântico não serve para isso.

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    2. Por acaso faz um mês que uma experiência conseguiu demonstrar que talvez seja possível e que as anteriores conclusões estavam erradas. Não quer dizer que seja possível quer dizer que se venceu alguns dos problemas que se espera tornem as hipóteses teorias. Fui à procura mas ainda não encontrei se encontrar volto aqui a postar.

      Deixo só este para quem quiser saber o que é.

      http://www.setileague.org/editor/darcy.htm

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  3. se acham difícil nos dias que correm, comunicações interplanetárias, pensem como terá sido difícil, ou impossível uma tal de transmissão em directo em 20 de julho de 1969 de um tal homem a pisar a lua, EM DIRECTO PARA O MUNDO INTEIRO, com a tecnologia existente na altura, equivalente a um relógio digital de pulso actual.

    se alguém da área puder ajudar com os cálculos necessários para o tamanho do transmissor necessário para os 384,399 km, e a energia necessária para essa mesma transmissão e não se esqueçam também de calcular onde isso podia caber no módulo lunar (6.7 m3) que supostamente terá pisado a lua nesse ano de loucura e emoção/ficção (científica). já agora podem adicionar fontes que refiram o tipo de tecnologia existente para o fazer, com as dimensões da cápsula, em 1969?

    podemos, também adicionar as cintas de van allen, uma das razões pelo Homem não ter voltado à lua outra vez, mas coisa corriqueira no final da década de 60 e início da década de 70 (6 vezes, de 1969 a 1972), o Homem pisou a lua...
    em 28 de fevereiro de 2013, a própria nasa revelou que descobriu uma terceira nova cinta de magnetismo que protege a terra, e estamos a falar de tenologia actual, anos luz à frente de 1969.
    é que as cintas de van allen são afectadas por tempestades solares e o clima espacial e pode aumentar drasticamente. quando isto ocorre, pode representar perigos de comunicações e dos satélites GPS, e pior ainda para os seres humanos em passeio espacial.

    já que estamos a falar de comunicações espaciais, se tudo isto que referi, e com o enorme problema das cintas de van allen, foi possível (ou não) em 1969, seria de esperar com a tecnologia muito mais desenvolvida agora fosse mais fácil.

    pode referir-se também que a enorme radiação electromagnética emitida por estas cintas (excedendo 500 keV) que nos protegem, teriam destruido ou no mínimo deteriorado as pseudo fotos tiradas na lua, com uma Hasselblad 500EL/M (rolo 70mm magnético), no entanto todas apresentam elevado nível de qualidade. tendo em conta que a máquina em questão não tinha qualquer protecção (não é referido em nenhum lado que o tivesse, as únicas alterações eram para permitir o manuseamento dentro dos fatos espaciais e o aceleramento do rolo de 70mm), no entanto sobrevive a 1 hora de viagem pelas cintas de van allen.

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    1. David, o espírito cientifico procura as respostas não as dá. Tu fazes uma pergunta pensado que já sabes a resposta mas está redondamente enganado. Não leves a mal mas tens a cabeça demasiado aberta. Sim porque é bom ter a cabeça aberta mas convém ligar os filtros à vigarice e na net há muita vigarice.

      aqui fica só um como pediste, e se não acreditas que os EUA estiveram lá, pergunta aos russos ou então faz tu a experiência cientifica de enviar um laser à lua muito bem apontado a um espelho lá deixado e recebes o sinal de volta. Sim, tu próprio podes faze-lo, tem de ser um ase verde e muito potente mas até já nem são muito caros, o sensor é que é um pouco mais caro, mas força.

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    2. o url que me esqueci de colar

      http://www.wired.com/wired/archive/15.01/nasa.html?pg=3&topic=nasa&topic_set=

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    3. @David

      Duvidar é bom, mas também convém pensar um pouco nas coisas.
      Como se transmite um evento para todo o mundo? Fácil: sinais de rádio.
      Se ainda hoje - ou até há bem pouco tempo - conseguias receber sinais da Pioneer, que já ia bem mais longe que Plutão... E considerando que centenas (milhares?) de rádioastrónomos amadores em todo o mundo conseguem receber regularmente transmissões feitas por sondas e satélites; não me parece que seja por aí o problema.

      As radiações, sim, são um problema... e por algum motivo os astronautas, mesmo com as "protecções", apanham doses de radiação bem mais elevadas que qualquer pessoa em terra: é um dos ossos do ofício e dos quais estão bem conscientes.

      Quanto ao efeito da radiação na película... considerando que tens sondas a mandar fotos para a Terra após terem passado anos no espaço, também não me parece difícil imaginar que... tivesse isso controlado.

      Depois, e como já foi referido... é relativamente simples comprovares que as coisas que supostamente foram deixadas ficar na lua pela missões Apollo estão efectivamente lá - a começar pelos espelhos que reflectem os lasers que são usados para medir com precisão a distância Terra-Lua.

      Ou seja, mesmo que queiras manter em dúvida todos os outros pontos, talvez não fosse mau arranjares explicação para este.


      De qualquer forma, para evitar que que o AadM se torne num local de "conspirações espaciais", deixo desde já bem claro que apenas serão tolerados comentários e discussões que mantenham um mínimo de nível científico e de procura de conhecimento.

      Porque se o objectivo for apenas tentar passar ideias pré-concebidas que apenas olham para uns aspectos ignorando todos os outros... então o melhor será terem esse tipo de discussão em locais mais apropriados para o efeito.

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    4. Se uma transmissão de TV não chegava da Lua até à superfície da terra, então não sei como a (fraquissima) radiação cósmica de fundo cá chega. Como já disse o Carlos Martins, uma das sondas Voyager já vai muito para lá de Plutão e ainda se recebem os sinais. Enviados por um transmissor de 23 Watts.
      http://www.howstuffworks.com/question431.htm

      E há o muito interessante vídeo de um especialista em fotografia/filme/vídeo a argumentar que em 1969 não havia era tecnologia para falsificar aquelas imagens:
      http://www.youtube.com/watch?v=sGXTF6bs1IU

      Tens aqui muita informação sobre o sistema de comunicações do programa Apollo:
      http://en.wikipedia.org/wiki/Unified_S-Band

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  4. Ainda vamos usar emparelhamento quântico de partículas cá na terra mesmo só para reduzir o ping! :D

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    1. repito, infelizmente já foi provado que o emparelhamento não serve para isso.

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    2. Foi dito mais em jeito de piada que outra coisa. :)

      Se o emparelhamento quântico serve para comunicações ou não, creio que ainda está em dúvida. Mas mesmo que seja de todo possível, vai ser muito difícil de implementar e a largura de banda vai ser baixíssima. Vai demorar muito até se conseguir fazer algo útil com isso. E fazer algo suficientemente bom para substituir fibra optica na terra acho mesmo que só lá para dia de São Nunca.

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  5. Carlos:
    Nem oito nem oitenta. :-)
    Tanto pode ser cerca de 20 minutos como cerca de 2...

    Mas será que o espaço existe?
    Não será tudo fruto de uma mente perversa de um gigante a passar um filme numa tela e de vez em quando atira uns calhaus para se divertir?
    A única coisa que te possa dizer é que aquele projector aquece como, hum, o diabo!
    Infelizmente, o João não contou toda a história, provavelmente afectado pela cinta, e no caso de ter sobrevivido alguma semente dos históricos feijões (sim porque a cinta também os deverá ter esmagado!) este deverá estar bem guardado lá naquela coisa onde uma vez fizeram uma autópsia a um lagarto. A grande questão que se coloca é - como é que há tanto tempo atrás uma simples semente permitiu ao João ir ao céu?
    Está bem que era mágica mas essa história de foguetes e outras coisas que nem sequer quero mencionar, é apenas uma grande invenção de alguns malandrecos que nos querem comer as papas na cabeça. Vamos lá desmitificar essa treta e criar um movimento universal de apoio ao João e o seu pé-de-feijão!

    @braço.

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  6. Anónimo7/5/13 11:40

    Mas não podemos esticar um cabo de fibra até à lua/marte? Com as velocidades da fibra não havia estes problemas. Peçam à Meo/Zon.

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  7. O problema não é a largura de banda, é a distância que leva a que o sinal demore mais 1,3 segundos da lua até aqui. 1,3 segundos de latência é impraticável.

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    1. Anónimo7/5/13 11:54

      still... não dá para UT nem CoD, mas é bem melhor que 20 minutos ;)

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    2. Realmente 20 minutos!!!!! Isso está errado, 1,3 segundos é a velocidade da luz, as comunicações andam no mínimo a 70% dessa velocidade, se não me enganos a fibra até o mais lento nesse aspecto.

      Carlos essa dos 20 minutos não pode estar certa. Só demonstra que li o artigo um pouco à pressa senão tinha apanhado essa, tenho quase a certeza que isso está incorrecto.

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    3. "... pedido enviado de *Marte* demorasse 20 minutos..."

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    4. Sim, um pouco enganado. Dependendo da distância de Marte à Terra poderá ser entre cerca de 2 minutos quando estão mais próximos e de cerca de 20 minutos quando estão mais afastados. Sem entrar em grandes confusões já que as distâncias mínimas e máximas também variam é uma diferença de cerca de 56 milhões de km para cerca de 250 milhões de km!

      @braço.

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    5. Quanto saimos do nosso planeta... é muito "milhão" a somar às distâncias. :)

      Segundo a ESA, as comunicações poderiam variar entre os 4 e os 24 minutos.
      http://blogs.esa.int/mex/2012/08/05/time-delay-between-mars-and-earth/

      (Confesso que estava convencido que a coisa andasse entre os 15 e os 30 minutos... não me passava pela cabeça que no ponto mais próximo fosse "tão pouco" delay.)

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