دارپا پروژه تحولی در ارتباطات ماهواره ای را پیش می برد

آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده (دارپا) که بیشتر به خاطر ایجاد اینترنت شناخته می شود، طرح خود را برای ایجاد انقلابی در ارتباطات بین شبکه های ماهواره ای مدار پایین با انتخاب 11 تیم برای کار بر روی برنامه گره خود برای ارتباطات تطبیقی ​​در فضا پیش برد.

این پروژه که با نام Space-BACN شناخته می‌شود، به دنبال ایجاد یک پایانه ارتباطات نوری کم‌هزینه و قابل تنظیم مجدد است که با اکثر استانداردهای پیوند بین ماهواره‌ای نوری سازگار است و بین صورت‌های فلکی ماهواره‌ای مختلف ترجمه می‌شود.

به گفته دارپا، Space-BACN یک «اینترنت» از ماهواره‌های مدار پایین زمین (LEO) ایجاد می‌کند که امکان ارتباط بی‌وقفه بین صور فلکی ماهواره‌ای نظامی/دولتی و تجاری/غیر نظامی را فراهم می‌کند که در حال حاضر نمی‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

هدف تیم های کار بر روی فاز 1 پروژه که 14 ماه طول می کشد، ایجاد یک طرح اولیه برای اندازه کوچک، وزن، قدرت و هزینه دیافراگم نوری انعطاف پذیر (SWaP-C) خواهد بود که در حالت تک حالت متصل می شود. فیبر و قابل تنظیم مجدد یک مودم نوری که حداکثر 100 گیگابیت بر ثانیه در هر طول موج را پشتیبانی می کند و همچنین یک رابط کاملاً تعریف شده بین اجزای سیستم را پشتیبانی می کند.

همچنین در فاز 1، طرح فرمان و کنترل بین صور فلکی توسعه داده خواهد شد که در یک محیط شبیه سازی شده نشان داده خواهد شد.

تیمی که بر دیافراگم اپتیکال SWaP-C تمرکز می کند شامل CACI، MBRYONICS و Mynaric است. تیم کار بر روی مودم فیبر نوری شامل II-VI Aerospace and Defense، دانشگاه ایالتی آریزونا و فدرال اینتل است. تیم فرماندهی و کنترل پنج عضو دارد: SpaceX، Telesat، SpaceLink، Viasat و آمازون Kuiper Government Solutions.

پس از تکمیل فاز 1، شش تا از تیم ها 18 ماه را صرف توسعه واحدهای طراحی مهندسی اجزای ترمینال نوری خواهند کرد، در حالی که پنج تیم باقی مانده به توسعه مدار ادامه خواهند داد تا در سناریوهای چالش برانگیز و پویا تر عمل کنند.

بسیاری از ذینفعان تجاری و اجتماعی

جیم دانستان، مشاور عمومی TechFreedom، یک گروه حامی فناوری در واشنگتن دی سی، توضیح داد که پیوندهای بین ماهواره ای نوری یک فناوری جدید بدون استانداردهای اتصال متقابل است.

“من صنعت ماهواره را به عنوان یک کل به عنوان برنده بزرگ اینجا می بینم، بیشتر از کاربران نهایی، با توجه به اینکه قدرت — 100 وات — و قیمت — 100,000 دلار — برای یک پایانه مصرف کننده مانع از پذیرش گسترده او به دیجیتال تو گفت: فناوری هایی که از این برنامه بیرون می آیند.

با این حال، کاری که Space-BACN انجام می‌دهد این است که همه بازیکنان را به یک اتاق مجازی می‌آورد تا روی استانداردهایی که بسیار مورد نیاز هستند کار کنند، و به آن‌ها اجازه می‌دهد هم برای تحقیقات خود از حمایت فدرال برخوردار شوند و هم از کار برای شرکت‌های دیگر استفاده کنند.» او ادامه داد.

اگرچه به نظر می‌رسد ویدیوی دارپا سعی دارد Space-BACN را شبیه به کاری که FirstNet در ارتباط با اولین پاسخ‌دهنده انجام داد – جایگزینی سیستم‌های اختصاصی بی‌شماری که در فرکانس‌های مختلف کار می‌کنند – قرار دهد – من فکر نمی‌کنم این قیاس در اینجا مناسب باشد. برای ملاحظات هزینه و قدرت. ،” او اضافه کرد.

با این حال، پروژه های دارپا روشی برای تأثیرگذاری گسترده تر از آنچه در ابتدا بدیهی به نظر می رسد دارند. دانیل بلیس، استاد دانشگاه ایالتی آریزونا، مدیر مرکز سیستم‌های اطلاعات بی‌سیم و معماری‌های محاسباتی، خاطرنشان می‌کند: «بسیاری از ذینفعان تجاری و اجتماعی وجود دارند که خارج از تمرکز رسمی برنامه هستند.

او به دیجیتال تو گفت: «فناوری هایی که ما توسعه خواهیم داد به طور گسترده در پردازش و ارتباطات قابل استفاده هستند. از نظر اهداف برنامه خاص، ما فناوری‌های ارتباط نوری انعطاف‌پذیر، کارآمد و نسبتاً ارزان را برای گسترش سریع سیستم‌های مختلف ماهواره‌ای کم‌هزینه نشان می‌دهیم.»

کاهش هزینه های LEO

دانستان خاطرنشان کرد که اپراتورهای صورت فلکی ماهواره‌ای مدار غیرزمین ثابت (NGSO) مانند شبکه Starlink ایلان ماسک، در نهایت می‌توانند از Space-BACN بهره ببرند.

او گفت: “لینک های نوری هنوز یکی از محرک های بزرگ هزینه سیستم های NGSO هستند.” بخش رادیویی کاملاً تجاری شده است. می توانید رادیوهای تعریف شده با نرم افزار بسیار پیچیده خریداری کنید [SDRs] خیلی ارزان.”

او ادامه داد: «سیستم‌های نوری هنوز بسیار گران هستند، بنابراین Space-BACN این فرصت را دارد که برخی از این هزینه‌ها را کاهش دهد که به نفع تمام اپراتورهای NGSO است».

برای LEO موجود و جدید [Low Eart Orbit] بلیس اضافه کرد، ما در حال ایجاد پل ارتباطی قدیمی و پیوندهای ارتباطی نوری هنوز تعریف نشده هستیم. ما می‌توانیم بین استانداردهای نوری ترجمه کنیم و استانداردهای جدید را در حین توسعه، به طور بالقوه پس از عرضه به بازار پیاده‌سازی کنیم.»

در هنگام جمع آوری تیم ها برای Space-BACN، دارپا سعی کرد اصطکاک بسیاری از شرکت هایی را که می خواستند در این پروژه شرکت کنند، از بین ببرد.

ما عمداً پیشنهادات خود را برای پیشنهادهای Space-BACN تا حد امکان ساده ارائه کردیم، زیرا می‌خواستیم از شرکت‌های دفاعی تأسیس‌شده و مجموعه بزرگ شرکت‌های فناوری کوچک نوآور بهره ببریم، که بسیاری از آنها زمان یا منابع لازم برای درک پیچیده را ندارند. گرگ کوپرمن، مدیر برنامه Space-BACN در بیانیه ای گفت: فرآیندهای قراردادهای دولتی.

ما از معاملات دیگر استفاده کردیم و بسیار راضی بودیم [the] تنوع سازمان‌هایی که پاسخ دادند و کیفیت پیشنهادات.»

دموکراتیک کردن فضا

دانستون ادعا می کند که دارپا با برنامه Space-BACN به “نقطه شیرین” رسیده است. او گفت: “این شبکه گسترده ای ایجاد کرد و تازه واردان بسیار مستقر و نسبی را به میز مذاکره آورد.”

«از اختیار برای سایر تراکنش های دارپا استفاده می کند [OTA] او ادامه داد: برای جلوگیری از هزینه‌های سربار بالای بیشتر مکانیسم‌های تامین مالی دولت، و ۱۱ برنده فاز اول به این معنی است که دارپا می‌تواند ریسک‌های بیشتری را متحمل شود و اجازه دهد تا در این فرآیند شکست بخورد بدون اینکه هدف کلی برنامه را به خطر بیندازد.

توانایی شرکت‌های کوچکتر برای مشارکت در پروژه‌ای مانند Space-BACN نشان‌دهنده وضعیت امروز صنعت ماهواره است. جان استرند از مشاوران استرند در دانمارک توضیح داد: «ساخت ماهواره هزینه زیادی داشت. اکنون می بینیم که شرکت های کوچکی با بودجه محدود، ماهواره هایی را برای کاربردهای محدود می سازند.”

او به دیجیتال تو گفت: «آنها می توانند با استفاده از اجزای خارج از قفسه، ماهواره بسازند، همان روشی که شما یک کامپیوتر سفارشی می سازید. بنابراین اگر به تعداد شرکت‌های فعال در صنعت ماهواره نگاهی بیندازید، رونق گرفته است.»

وی افزود: «فضا در طول تاریخ توسط دولت متمرکز شده است. “آنچه در حال حاضر با صنعت فضایی اتفاق می افتد این است که این صنعت در حال دموکراتیک شدن است، زیرا هزینه قرار دادن اشیا در فضا به طور چشمگیری توسط مشارکت خصوصی و دولتی کاهش یافته است.”

سوالات امنیتی

دارپا در اعلامیه پرتاب خود برای Space-BACN اعلام کرد که امیدوار است ارتباطات بی‌وقفه بین صور فلکی ماهواره‌ای نظامی/دولتی و تجاری/غیر نظامی برقرار کند. این می تواند یک مشکل آینده در برنامه آینده باشد.

دانستان گفت: “این مهمترین سوال خواهد بود – آیا می توانید رابط نظامی/غیرنظامی را ایمن کنید.”

سیستم‌های نوری به دلیل پرتوهای متراکم کمتر مستعد پارگی هستند. آنها همچنین ممکن است کمتر مستعد هک باشند، اما باید دید.” حدس من این است که یکی از دلایل علاقه دارپا به این پروژه این است که بتواند نگاهی به قابلیت های امنیتی این نوع شبکه ها بیاندازد.

وی افزود: «مطمئناً وزارت دفاع قرار نیست رابطی بین سامانه‌های ماهواره‌ای دفاعی و غیرنظامی را امضا کند که نتوانند ارائه کنند». با توجه به میزان ترافیک ارتباطات فضایی در حال حاضر از طریق سیستم‌های غیرنظامی، حدس من این است که آنها کاملاً مطمئن هستند که می‌توانند سمت رابط خود را ایمن کنند.

بلیس اذعان می کند که اجرای مستقیم فناوری های ارتباطی تجاری همیشه ایده خوبی نیست. اما، او خاطرنشان کرد، “به دلیل انعطاف پذیری که در حال توسعه هستیم، می توانیم مزایای استفاده از فناوری های تجاری را به حداکثر برسانیم و در عین حال خطرات امنیتی را به حداقل برسانیم.”