В рамках программы «Артемида» изучена возможность создания цифрового хранилища информации, накопленной человечеством, на Луне. По сравнению с земными аналогами, лунный архив предоставит ряд значительных преимуществ.
Начало третьего десятилетия XXI века ознаменовалось усилением нестабильности и непредсказуемости в мире. Сначала пандемия коронавируса заставила нас перейти в онлайн-формат, а теперь виртуальные пространства, наряду с физическим миром, стали полем геополитических конфликтов.
Все больше людей и организаций используют облачные хранилища для своих данных, таких как фотографии, видео и документы, однако теперь они беспокоятся о том, как гарантировать их безопасность, учитывая, что в сети все подвержено изменениям. Кибератаки, физические повреждения, действия IT-компаний, а также меры государств, стремящихся обеспечить безопасность своих интернет-инфраструктур, — все это может привести к тому, что данные на удаленных серверах станут недоступными, или даже будут безвозвратно утеряны.
Команда исследователей под руководством Карсона Эзелла из Гарвардского университета разработала смелый план защиты информации от любых потенциальных угроз на Земле: размещение цифрового архива на Луне. Описание этой идеи опубликовано в открытом доступе на платформе для научных препринтов arXiv.org, и ее внедрение предоставит значительные преимущества по сравнению с нынешними наземными хранилищами данных.
Неожиданно, техническая доступность цифрового лунного архива может оказаться значительно выше, чем доступ к земным хранилищам. Путь от пользователя к любому глобальному наземному хранилищу данных предполагает прохождение через тысячи километров оптоволоконных линий и кабелей, десятки ретрансляторов, а также пересечение множества государственных границ. Несмотря на надежность самого архива, любая точка обрыва в этой инфраструктуре сделает его недоступным.
Вместо этого можно установить прямое лазерное соединение с лунным хранилищем. Это обеспечивает p2p-связь: только передатчик и приемник, без посредников. Скорость такой связи может быть очень высокой, как показал лазерный ретранслятор на борту исследовательской миссии LADEE продемонстрировал пропускную способность 20 мегабит в секунду при мощности луча 500 милливатт.
В любой момент времени Луна видна с половины земной поверхности (по крайней мере, если смотреть с аэростата, находящегося над облаками), и во всех регионах, за исключением полярных, она появляется над горизонтом как минимум один раз каждые 25 часов.
Время задержки сигнала, обусловленное расстоянием до Луны и скоростью распространения света, составляет менее трех секунд в обе стороны, что делает невозможной передачу видеосвязи через спутник, находящийся на околоземной орбите. Однако при восстановлении данных подобная задержка является приемлемой.
Точность наведения лазера представляет собой еще одну важную задачу. Более точная настройка позволяет уменьшить размер лазерного пятна, которое, безусловно, попадает на приемник, и, соответственно, снизить необходимую мощность лазера для достижения достаточной интенсивности сигнала.
Для точной фокусировки и направления луча с Земли на Луну достаточно оптической системы, аналогичной любительскому телескопу с часовым приводом. В перспективе лазерные ретрансляторы лунной связи способны обеспечить современную скорость передачи данных при стоимости, сопоставимой с терминалами Starlink.
Условия на Луне значительно более устойчивы, чем в любой защищенном месте на Земле. Лунная поверхность подвержена радиации солнечных вспышек, а ее температура колеблется от минус 170 градусов Цельсия ночью до плюс 130 градусов днем. Но под слоем лунного реголита температура становится постоянной, а радиация ослабевает до земного уровня. Тектоническая активность на спутнике исчезающе слаба: полностью отсутствует атмосферная эрозия, а реголит хорошо амортизирует удары метеоритов.
При сокрытии архива на глубину в несколько метров, его можно будет найти в первоначальном состоянии, в том же месте и примерно на той же глубине через десятки или даже сотни миллионов лет. На поверхности потребуется оставить ретрансляторы и солнечные батареи (или теплообменники реактора), но и они, при грамотном проектировании, смогут работать дольше, чем любые наземные устройства.
Исследователи предлагают сохранить наиболее важные сведения — геном человека, описания технологий, произведения искусства, изображения и фильмы — в ходе первых запланированных лунных миссий программы « Артемида» в результате анализа установлено, что объем данных составляет 10 петабайт. Это значительный объем информации, который можно представить, например, на пяти килограммах карт памяти microSD емкостью 512 гигабайт. Безусловно, для хранения архива потребуются более надежные носители, однако при текущей плотности записи на Луну за один запуск можно доставить весьма много информации.
Первая попытка передачи архивных данных на геостационарный спутник уже была предпринята. В 2019 году израильский посадочный аппарат Beresheet был запущен и содержал на борту модуль памяти, на который была загружена полная версия «Википедии» и около 30 миллионов страниц книг в цифровом формате. К сожалению, тогда аппарат разбился при посадке на Луну.