Un nuovo sistema per la comunicazione dei dati tra satelliti in orbita e le stazioni di terra

Ogni giorno i satelliti raccolgono una grande quantità di informazioni sulla Terra. A volte questi dati possono essere persi, danneggiati o ritardati, ma il nostro accesso ad essi potrebbe essere migliorato usando Delay Tolerant Networks (DTN) – un nuovo modo di comunicare con il veicolo spaziale.

Immagina l’inconveniente di essere in grado di inviare un messaggio ad un amico solo quando i tuoi telefoni sono direttamente uno di fronte all’altro con una connessione perfetta. Fortunatamente Internet ci consente di circumnavigare questo problema trasmettendo dati a nodi intermedi e, se il telefono del tuo amico non è connesso a Internet, i dati vengono memorizzati fino a quando non possono essere trasferiti su di esso.

Attualmente la comunicazione con i satelliti per l’osservazione della Terra non beneficia di questa trasmissione e memorizzazione di informazioni su Internet attraverso i nodi intermedi. I satelliti per l’osservazione della Terra inviano solo i dati sulla Terra quando sono direttamente in vista di una stazione di terra. Quando un satellite non è rivolto verso una stazione di terra, i dati iniziano ad accodarsi. Non esiste un sistema che ordina automaticamente la coda per dare la priorità all’invio di dati urgenti.

Delay Tolerant Networks offre una soluzione sotto forma di relè spaziali e altre stazioni terrestri. Questi agiranno come nodi intermedi che saranno in grado di conservare i dati e trasmetterli non appena sarà disponibile il successivo “hop”, assicurandone la consegna sicura, creando le basi per un ‘Internet spaziale’.

Nodi intermedi per comunicare con la Terra

Finora, i DTN sono stati esplorati principalmente nel contesto dello spazio profondo – quando orbiter e rover planetari distanti hanno bisogno di utilizzare nodi intermedi per comunicare con la Terra. Ma un team di ricercatori supportati dal Discovery and Preparation Program dell’ESA ha recentemente studiato i possibili benefici del Delay Tolerant Networking per l’osservazione della Terra.

Il team, composto da rappresentanti di GMV INSYEN, Centro aerospaziale tedesco (DLR), Solenix Deutschland e Università di Bologna ha analizzato come i DTN potrebbero migliorare la nostra comunicazione con il veicolo spaziale di osservazione terrestre.

Diversi tipi di reti a tolleranza ritardata

Sebastian Martin, responsabile del progetto dal lato dell’ESA, spiega ulteriormente: “I DTN consentono di inviare le informazioni attraverso una rete che non ha una rotta diretta dal punto di partenza al destinatario finale di informazioni e memorizzarlo fino a quando non possono inviarl. Inoltre, i DTN possono programmare automaticamente quando memorizzare le informazioni e quando inoltrarle su percorsi diversi possibili “.

Il team ha iniziato studiando come una delle missioni Copernicus Sentinel esistenti potesse beneficiare della tecnologia DTN. Hanno poi modellato uno scenario futuristico con un sistema completo di satelliti di osservazione della Terra abilitati DTN, stazioni di terra e centri di controllo. In entrambi gli scenari, hanno scoperto che i dati raggiungevano automaticamente la loro destinazione tramite percorsi ottimali e che la rete gestiva correttamente i dati con priorità diverse.

Verifica automatica dei dati

Hanno anche esaminato un secondo vantaggio dei DTN. Quando i satelliti di osservazione della Terra esistenti passano attraverso le stazioni terrestri sulle loro orbite attorno alla Terra, una breve quantità di tempo all’inizio e alla fine del suo passaggio non viene utilizzata per trasferire informazioni. Questo perché c’è il rischio che i dati si perdano quando il satellite è basso all’orizzonte con una scarsa connessione con la stazione di terra. Utilizzando DTN, è possibile verificare automaticamente la perdita di dati. Ciò significa che è più sicuro per i satelliti tentare di inviare informazioni non appena la stazione di terra è in vista, con la possibilità di trasferire più dati durante ogni passaggio.

I dati possono anche essere persi per altri motivi, come il maltempo. Le comunicazioni ottiche, ad esempio, possono essere gravemente colpite dalla copertura nuvolosa, quindi per evitare la perdita di dati è necessario attendere che i cieli sereni. Le reti DTN verificheranno che questi dati vengano inviati in qualsiasi momento, in quanto i dati persi verrebbero rilevati e inviati automaticamente.

Un terzo vantaggio dei DTN è che i dati possono essere automaticamente ordinati per priorità. Michael Staub, che ha gestito il progetto da GMV INSYEN, spiega: “I DTN che abbiamo creato con successo hanno ordinato i dati in base alla loro priorità, il che significa che osservazioni importanti – ad esempio quelle fatte durante i disastri naturali – sarebbero inviate il più rapidamente possibile, anche se altri dati si sono uniti prima alla coda.”

 

 

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