Цифровой архив на Луне станет самым надежным облачным хранилищем данных

С приходом третьего десятилетия XXI века мир стал бурным и непредсказуемым местом. Сначала пандемия коронавируса «переселила» нас в виртуальные пространства, теперь же они сами — вместе с «реальным миром» — стали ареной геополитического противостояния.

Многие люди и компании хранят свои данные — фотографии, видео и документы — в облаке, но теперь задумываются, как обеспечить их сохранность, когда в интернете «ничто не вечно». Кибератаки, физические повреждения, происки IT-корпораций, действия государств, стремящихся защитить свои секторы интернета, — каждая из этих причин может сделать данные на удаленных серверах недоступными, а то и вовсе их уничтожить.

Ученые во главе с Карсоном Эзеллом (Carson Ezell) из Гарвардского университета предложили радикальное решение по защите данных от всех земных перипетий: создать цифровой архив на Луне. Их идея изложена в открытом доступе на сайте препринтов arXiv.org, и ее реализация будет обладать множеством преимуществ в сравнении с существующими земными архивами.

Доступ к цифровому лунному архиву, как ни странно, технически способен оказаться намного проще, чем к земным. Путь от пользователя к любому глобальному наземному хранилищу данных неизбежно пройдет через тысячи километров оптоволокна и проводов, десятки ретранслирующих устройств, а также множество государственных границ. Сколь бы ни был надежен сам архив, любой разрыв в этой цепи сделает его недоступным.

Напротив, с лунным хранилищем можно связываться напрямую по лазеру. Такая связь — настоящее p2p-подключение: только приемник и передатчик, ничего лишнего. Ее скорость может быть очень высокой: лазерный ретранслятор на борту исследовательской миссии LADEE продемонстрировал пропускную способность 20 мегабит в секунду при мощности луча 500 милливатт.

В каждый момент времени Луна находится в прямой видимости с половины поверхности Земли (по крайней мере, с аэростата над облаками), и везде, кроме полярных областей, она бывает над горизонтом не реже раза в 25 часов.

Минимальная задержка сигнала определяется расстоянием до Луны и скоростью света и составляет чуть меньше трех секунд «туда и обратно» — ретранслировать видеозвонки через спутник нашей планеты не получится. Но при восстановлении данных такая задержка вполне допустима.

Другая сложность — необходимость очень точного наведения лазера. Чем оно лучше, тем меньше размер пятна, гарантированно «накрывающего» приемник, и тем меньшая мощность лазера нужна, чтобы создать на нем достаточную интенсивность сигнала.

При этом для фокусировки и наведения луча с Земли на Луну достаточно оптической системы, похожей на любительский телескоп с часовым приводом. В будущем лазерные ретрансляторы лунной связи могут обеспечить вполне современную скорость передачи данных при стоимости, сравнимой с терминалами Starlink.

Условия на Луне гораздо стабильнее, чем в любом 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.

Если спрятать архив на глубину нескольких метров, его можно будет отыскать в физической целостности, в том же месте и примерно на той же глубине спустя десятки, а то и сотни миллионов лет. На поверхности придется оставить ретрансляторы и солнечные батареи (или теплообменники реактора), но и они при достаточной продуманности конструкций смогут функционировать дольше любых наземных механизмов.

Ученые предлагают заархивировать первостепенную информацию — человеческий геном, описания технологий, произведения искусства, изображения и фильмы — во время первых планируемых лунных экспедиций программы «Артемида» и оценивают ее количество в 10 петабайт. Это кажется довольно большим объемом данных, но его можно записать, к примеру, на пять килограммов карт памяти формата microSD на 512 гигабайт. Конечно, для архива потребуются носители повышенной надежности, но при нынешней плотности записи на Луну действительно можно доставить очень много информации всего за один запуск.

Первая попытка отправить архив на спутник Земли уже состоялась. Посадочный аппарат израильской лунной экспедиции Beresheet был запущен в 2019 году и нес на борту модуль памяти с выгрузкой «Википедии», а также книгами в цифровом формате объемом около 30 миллионов страниц. К сожалению, тогда аппарат разбился при посадке на Луну.