Hele kloden får hurtigt internet fra rummet

50 år efter opfindelsen af internettet rykker det nu ud i rummet. Her kan vi sende data langt hurtigere, så vi får dobbelt så hurtigt internet her på Jorden. Nettet vil endda kunne nå selv de fjerneste egne på Jorden.

Den 29. oktober 1969. Klokken er 22.30. Forskeren Leonard Klein­rock noterer i sin logbog: “Talked to SRI. Host to Host”.

Det var lykkedes ham at sende en besked fra én computer til en anden – ikke bare en simpel besked, men den første besked nogensinde, der blev sendt mellem to computere på ARPANET, den første spæde udgave af internettet, som nu fylder 50 år.

I løbet af de år har internettet spredt sig ud over hele kloden i et vidtforgrenet net af routere og kabler. Nu rykker internettet så til rummet. Rumfartsfirmaet SpaceX opsendte 60 internetsatellitter til 400 km’s højde i foråret 2019.

Satellitterne udgør startskuddet til en ny æra i internettets historie. I netværk af mange tusinder skal satellitter som disse dække hele kloden med internetforbindelse, der kan sende data med hastigheder, som går til grænsen af fysikkens love.

Men ingeniører er allerede i gang med endnu større tanker: Internetforbindelse skal etableres på Månen, og på sigt skal internettet endda udbredes til hele Solsystemet, så det rækker til alt fra rumfartøjer på ekspeditioner til baser på Mars.

Det er meget hurtigere at sende data via lasersatellitter end ad kabler, som vi gør i dag. Det forklarer Professor Mark Handley her med sin animation af det kommende satellitsystem Starlink.

Radio, strøm og lys sender data

De fleste er vant til, at internettet er trådløst, men det kunne ikke fungere uden fysisk infrastruktur: millioner af routere og millioner af kabler. Kablerne danner en slags vejnet, hvor routerne viser vej for data i “krydsene”, så filer kan rejse mellem brugere og servere.

Data i computere består af sekvenser af 1’ere og 0’er – som svarer til en masse tændte eller slukkede kontakter i et kredsløb. 1’ere og 0’er repræsenterer forskellige ting – for eksempel betyder 01100001 “a”.

Disse sekvenser kan “oversættes” til andre fysiske former – for eksempel radiobølger, som i stedet for at tænde og slukke varierer blandt andet deres udsving og frekvens.

Radiobølger sender data fra en trådløst forbundet internetenhed til routeren i stuen. Herefter oversætter routeren datakoden til strøm, som varierer i styrke – eller lys, som tænder og slukker – alt efter om rejsen nu går via kobber- eller fiberoptiske kabler.

Ad kablerne kommer data hen til en internetudbyder og videre til internettets større veje, hvor kraftigere routere viser vej.

Routerne er tilsluttet kabler og har hver en såkaldt routing-tabel, som viser kablernes ruter. Routerne læser destinationen på hver besked fra brugerne og beslutter, ad hvilket kabel beskeden nu skal sendes.

Sådan “routes” data hele tiden videre et stykke ad gangen frem til serverne med de filer, som brugeren har efterspurgt.

Datapakke sendes som bølger

Du indtaster en hjemmeside, fx www.youtube.com. Din computer/telefon danner en datapakke med afsender, modtager og indhold: "Hent YouTube". Data omdannes fra 1'ere og 0'er til radiobølger, som sendes til nærmeste wifi-router eller mobilmast. Nu sendes data til internetudbyderen via fx telekabler.

Kæmperoutere dirigerer data

Internetudbyderen finder IP-adressen på den server, der har filerne, du vil hente. IP-adressen svarer til serverens vejnavn og husnummer. Data sendes afsted og bliver undervejs dirigeret videre af enorme routere. De hurtigste routere i dag nærmer sig petabitkapacitet – nok til at videresende 5000 totimers HD-film i sekundet.

Laser krydser verdenshavene

Datapakken bliver omdannet til en lyskode og rejser nu videre ad titusindvis af kilometer kabler, som krydser verdens have. Lyskoden sendes som pulser af laserlys. Glas i kablerne bremser lyset, så data “kun” kan bevæge sig med op til to tredjedele af den maksimale hastighed af lys – det vil sige op til 720.000.000 km/t.

Atomsikrede datacentre gemmer internettets filer

Datapakken når et servercenter, som sender filer retur, så den ønskede hjemmeside dukker frem på din computer. Nogle centre til følsomme filer såsom Swiss Fort Knox i Schweiz er bygget ind i bjerge for at modstå terrorangreb og atombomber.

Bjergvæg bremser atomangreb

IT-teknikere i kontrolrummet holder øje med, at serverne kører, som de skal. Bjergvæggen beskytter mod fx atombombeeksplosioner samt elektromagnetiske pulser, som fx kan forårsages af kraftige soludbrud.

Serverrum slukker brand automatisk

Serverrummene, hvor internetfilerne ligger, er bag fem eksplosionssikrede døre. Besøgende ansigtsgenkendes af skannere. Rummet er sikret af et anlæg, som kvæler ild med inert gas i tilfælde af brand.

Underjordisk vand afkøler servere

Koldt vand fra et underjordisk reservoir bliver pumpet op til serverne, hvor det afkøler serverne, så de ikke bliver overophedede. Serverrum i datacentre holdes typisk på omkring 20 grader.

Overtryk stopper gasangreb

Et klimaanlæg skaber overtryk i datacenteret. Overtrykket er et værn mod biokemiske terrorangreb. Trykket modvirker, at gasser udefra kan sive ind. Anlægget renser desuden luften vha. mikrofiltre døgnet rundt.

Nødstrømsanlæg klarer afbrydelser

Svigter den almindelige elforsyning, overtager batterier, der holder 24 timer. Ved længere strømafbrydelser afløses batterierne af dieselgeneratorer, som kan levere strøm i flere uger.

Nettets rygrad er under havet

Ikke alle internetkabler er helt sideordnede. Hovedfærdselsårerne, som krydser verdenshavene, kaldes rygraden, og den består af fiberoptiske kabler.

Inderst inde er kablerne opbygget af glasfiberledere så tynde som menneskehår. Data sendes igennem lederne som pulser af lys. Glaskablerne på bunden af oceanerne pakkes ind i stålwirer og isolering af plast, blandt andet som beskyttelse mod hajer, som bider i kablerne.

Det første fiberoptiske kabel på tværs af Atlanten blev lagt i 1988. I slutningen af 2019 kommer det nyeste store søkabel til og skal fragte data de 12.800 kilometer mellem Hongkong og Los Angeles.

Kablet hedder Pacific Light Cable Network (PLCN) og kan streame 80 millioner videokonferencer i HD samtidigt. PLCN bringer det samlede antal søkabler i verden op på næsten 400.

Data rejser med lysets hastighed

Internettets kabler dækker meget af Jorden, men stadig ikke alle steder. Fysiske kabler udgør også en fartbegrænsning, da glasset i kablerne bremser pulserne af lys.

Derfor vil ingeniører sende data i rummet. Her er der intet, der bremser lyset, som altså kan rejse uhindret mellem satellitter og til ethvert sted på Jorden med en modtagerantenne.

Lysets hastighed i vakuum – som i rummet – er 1.080.000.000 km/t. Det er 360.000.000 km/t hurtigere end den maksimale fart i det glas, som fiberoptiske kabler på Jorden består af.

Data kan i princippet suse af­sted med en hastighed, som går til kanten af universets helt egen fartgrænse.

Rumfartsfirmaet SpaceX er et af dem, som er nået længst med idéen. Firmaet vil efter planen sende mere end 10.000 satellitter i kredsløb om Jorden i 300-1300 km’s højde, langt tættere end typiske kommunikationssatellitter.

Tilsammen skal de danne et tæt gitternetværk over hele kloden. Derfor vil der næsten altid være en mere direkte vej gennem netværket fra afsender til modtager, end der kan findes igennem kabler, som skal tage hensyn til Jordens geografi.

Båndbredde er mængden af bit, der sendes afsted hvert sekund, mens latency er udtryk for den tid, det tager de samme bit at nå frem fra afsender til modtager.

Det nye satellitnetværk kan opnå en latency mellem London og Singapore på cirka 90 millisekunder, som er omtrent det halve af jordbaseret internet. I finanssektoren er latency afgørende for aktiehandel. Men der er også områder som eksempelvis fjernkirurgi, hvor den nye løsning kan redde liv.

Lasersatellitter fordobler datas hastighed

Rumfartsfirmaet SpaceX vil opsende tusindvis af satellitter, som skal kredse om Jorden i ca. 300-1300 km’s højde. Sammen danner de et fintmasket net, hvori hver satellit kan modtage data fra Jorden, omkode data til lyskoder og sende dem som laserpulser fra satellit til satellit. Sådan kan data bevæge sig frit med lysets hastighed i vakuum. Derfor kan filer rejse dobbelt så hurtigt, som de kan via de kabler, vi bruger på Jorden i dag.

Bølger sendes op

En antenne i San Francisco sender data omkodet til radiobølger op til en satellit, der omkoder bølgerne til lyspulser, som sendes til næste satellit. Teknikken kan sammenlignes med morsekode. Hver puls af lys er blot en kode for hver sin databid.

Laser videresender

Fire laserlinks går fra hver satellit til dem, som er foran, bagved og i de parallelle nabobaner. Linket til naboerne er forskudt i stedet for at gå 90 grader til siderne for at opnå mere direkte dataruter mellem øst og vest, hvor der forventes mest datatrafik.

Algoritme viser vej

Flere gange i sekundet laver satellitterne nye udregninger. De benytter sig af en algoritme, som for hver satellit finder den hurtigste rute mod destinationen via satellitterne omkring den. På den måde når data frem til London på 46 millisekunder.

Solsystemet får internetdækning

Ingeniørernes planer går endnu videre end Jorden og rummet tæt på. Telefirmaerne Nokia og Vodafone planlægger at forsyne Månen med 4G-dækning i løbet af 2019, så to rovere kan streame HD-video fra Månens overflade ned til Jorden.

NASA arbejder på næste teknologiske skridt, som hedder DTN (Delay/Disruption Tolerant Networking). Med DTN sendes data til det ydre rum via flere mellemstationer – i modsætning til hidtil, hvor det typisk har krævet én direkte forbindelse mellem en antenne på Jorden og et rumfartøj.

DTN fungerer dermed, ligesom internettet fungerer på Jorden i dag, blot med rumfartøjer, sonder, satellitter, baser eller rumstationer som mellemled – rummets egne “routere” og “kabler”.

Hvis data forhindres i at komme frem grundet de barske forhold i rummet, vil det nye system sørge for, at de bliver sendt videre, næste gang muligheden opstår.

Dermed vil internet ikke længere kun være på Jorden eller rummet tæt på, men vil også kunne nå til grænsen af Solsystemet. Det vil betyde, at astronauter på ekspeditioner til det ydre rum eller beboere på en potentiel fremtidig marsbase kan være online på samme internet som folk på Jorden.

Læs også:

Computere

Forskere lagrer lys som lyd for første gang

1 minut
Computere

Hvad er bit og bytes?

1 minut
Computere

Ny verdensrekord: Primtal er 232,5 km langt

2 minutter

Log ind

Fejl: Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
VisSkjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!