Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Het heelal geeft de hele aarde snel internet

50 jaar na de uitvinding ervan gaat internet nu de ruimte in. Daar kunnen data veel sneller worden verstuurd, zodat we hier beneden twee keer zo snel internet krijgen. En zelfs de meest afgelegen gebieden op aarde krijgen dekking.

Het is 29 oktober 1969, 22.30 uur. De onderzoeker Leonard Kleinrock tekent aan: ‘Sprak met SRI. Host to Host.’

Hij had een bericht van de ene naar de andere computer weten te sturen, en dat was niet zomaar wat – het was het eerste bericht dat ooit tussen twee computers werd verzonden op ARPANET: de eerste voorloper van internet, dat dit jaar 50 wordt.

In de loop der jaren heeft internet zich over de hele wereld verspreid via een groot netwerk van routers en kabels. En nu gaat internet de ruimte in. Het ruimtevaartbedrijf SpaceX zond dit jaar 60 internetsatellieten naar een hoogte van 400 kilometer boven de aarde.

Deze luiden een nieuw tijdperk in de geschiedenis van internet in. Met duizenden tegelijk moeten ze de hele wereld een internetverbinding geven die gegevens met bijna de lichtsnelheid kan verzenden.

Maar ingenieurs denken nog verder: er moet een internetverbinding op de maan tot stand worden gebracht, en op termijn moet internet zich zelfs over het hele zonnestelsel gaan uitstrekken, tot aan ruimtevaartuigen op expeditie en bases op Mars aan toe.

We kunnen data veel sneller via lasersatellieten versturen dan via kabels, zoals we nu doen. Dat legt professor Mark Handley uit met zijn animatie van het toekomstige satellietsysteem Starlink.

Radio, stroom en licht sturen data

Draadloos internet is al heel gewoon, maar het werkt niet zonder fysieke infrastructuur: miljoenen routers en kabels. Kabels vormen een soort wegennetwerk en routers wijzen de gegevens de weg op ‘kruispunten’, zodat ze van gebruiker naar server gaan.

Computergegevens bestaan uit reeksen enen en nullen, die overeenkomen met de contacten in een circuit die aan- of uitstaan. Enen en nullen staan voor verschillende dingen; 01100001 betekent bijvoorbeeld ‘a’.

Deze reeksen kunnen worden ‘vertaald’ in andere fysieke vormen, zoals radiogolven, die niet aan- en uitgaan maar in onder meer sterkte en frequentie variëren.

Radiogolven verzenden de gegevens van een draadloze interneteenheid naar bijvoorbeeld de router in je woonkamer. Die vertaalt de gegevenscode in stroom die in sterkte varieert, of in licht dat aan- en uitgaat, afhankelijk van de drager: kabels van koper of glasvezel.

Via de kabels gaan de gegevens naar een internetprovider en door naar de snelwegen van internet, waar krachtigere routers de weg wijzen.

De routers werken met kabels en hebben ieder een zogeheten routingtabel, die de routes van de kabels toont. De routers lezen de bestemming van elk bericht van de gebruiker af en beslissen via welke kabel ze het verzenden.

Zo worden gegevens steeds een stukje doorgestuurd naar de server met de bestanden die de gebruiker opvraagt.

Datapakket van golven

Je typt een website in, zoals www.youtube.com. Je computer of telefoon vormt een datapakketje met de afzender, ontvanger en inhoud: ‘Haal YouTube op’. Data worden omgezet van enen en nullen in radiogolven en vliegen naar een wifirouter of zendmast. Dan worden ze naar de internetaanbieder gestuurd via kabels.

Reuzenrouters dirigeren data

De internetaanbieder zoekt het IP-adres van de server met de bestanden die je wilt ophalen. De gegevens gaan op weg en worden steeds door enorme routers doorgestuurd. Snelle routers halen bijna de pètabitcapaciteit – genoeg om wel 5000 twee uur durende HD-films per seconde te versturen.

Laser steekt de oceaan over

Het datapakketje wordt omgezet in een lichtcode en reist verder via tienduizenden kilometers aan kabels die de oceanen oversteken. De code wordt verstuurd in de vorm van laserpulsen. Glas in de kabels remt het licht, zodat de gegevens ‘slechts’ twee derde van de lichtsnelheid halen: tot 72.000.000 km/h.

Beveiligde datacentra slaan internetbestanden op

Het datapakketje bereikt een servercentrum dat bestanden terugstuurt, en de website verschijnt op je scherm. Sommige centra voor gevoelige bestanden, zoals Swiss Fort Knox in de Zwitserse bergen, zijn bestand tegen terreuraanslagen en atoombommen.

Bergwand vangt atoomaanval op

IT’ers in de regelkamer kijken of de servers naar behoren draaien. De bergwand beschermt tegen onder meer atoombommen en elektromagnetische pulsen van bijvoorbeeld een krachtige zonnevlam.

Serverruimte dooft zelf brand

De serverruimten met de internetbestanden liggen achter vijf explosiebestendige deuren. Scanners herkennen de gezichten van bezoekers. Een installatie dooft vuur met inert gas in het geval van brand.

Ondergronds water koelt de servers

Koud water uit een ondergronds bekken wordt opgepompt om de servers te koelen, zodat ze niet oververhit raken. In de serverruimten van datacentra is het meestal 20 °C.

Overdruk weert gasaanval

Een klimaatinstallatie creëert overdruk in het datacentrum als beveiliging tegen terreuraanslagen: de druk houdt gassen buiten. De installatie zuivert bovendien het hele etmaal door de lucht met behulp van microfilters.

Noodstroom bij onderbrekingen

Als de stroom uitvalt, gaan er accu’s aan die 24 uur werken. Bij langere stoomonderbrekingen nemen dieselgeneratoren het van de accu’s over. Die kunnen een aantal weken stroom leveren.

De ruggengraat van internet

Niet alle internetkabels zijn volledig parallel. De hoofdverkeersaders steken oceanen over en worden wel de ruggengraat van internet genoemd.

Deze bestaan uit glasvezelkabels. De glasvezel­geleiders in de kabel zijn zo dun als een mensenhaar en dragen de gegevens over in de vorm van lichtpulsen. De kabels op de oceaanbodem zijn omwikkeld met staal en kunststofisolatie, onder meer om ze tegen haaien te beschermen, die erin bijten.

In 1988 werd de eerste trans-Atlantische glasvezel­kabel gelegd. En eind 2019 komt er een nieuwe grote kabel bij die gegevens 12.800 kilometer tussen Hongkong en Los Angeles transporteert.

Deze kabel, Pacific Light Cable Network (PLCN), kan wel 80 miljoen HD-videoconferenties tegelijk streamen. De PLCN brengt het totale aantal onderzeese kabels ter wereld op bijna 400.

Gegevens reizen met lichtsnelheid

Internetkabels dekken al veel plaatsen op aarde, maar niet alle. Fysieke kabels vormen ook een snelheidsbeperking, omdat het glas in de kabels de lichtpulsen vertraagt.

Om die reden sturen technici gegevens de ruimte in. Hier is niets wat het licht vertraagt, dus het kan onbelemmerd reizen tussen satellieten en naar elke plaats met een ontvanger.

De snelheid van het licht in een vacuüm – zoals in de ruimte – is 1.080.000.000 km/h. Dat is wel 360.000.000 km/h sneller dan de maximale snelheid in het glas dat in glas­vezelkabels op aarde zit. Gegevens kunnen in principe wegsuizen met een snelheid tot aan de limiet van het heelal.

SpaceX is al ver met deze ontwikkeling. Het ruimtevaartbedrijf is van plan om zeker 10.000 satellieten in een baan rond de aarde te sturen, op 300 tot 1300 kilometer hoogte, met een veel grotere dichtheid dan gewone communicatiesatellieten.

Samen moeten ze een hecht, wereldwijd netwerk vormen. Zo zal er vrijwel altijd een meer rechtstreekse route door het netwerk van de zender naar de ontvanger zijn dan via kabels, die niet om de geografie van de aarde heen kunnen.

Bandbreedte is de hoeveelheid bits die elke seconde wordt verzonden, en latentie is de tijd die dezelfde bits nodig hebben om van de zender naar de ontvanger te gaan. Het nieuwe satellietnetwerk kan een latentie tussen Londen en Singapore halen van circa 90 milliseconden, de helft van grondgebaseerd internet.

In de financiële sector is latentie cruciaal voor de handel in aandelen. En bij chirurgie op afstand kan de nieuwe oplossing levens redden.

Lasersatellieten verdubbelen de datasnelheid

Ruimtebedrijf SpaceX wil duizenden satellieten naar 300 tot 1300 kilometer hoogte sturen. In een fijnmazig netwerk kan elke satelliet gegevens van de aarde ontvangen, omzetten in lichtcodes en als laserpulsen naar andere satellieten sturen. Zo kunnen gegevens dus vrij bewegen met bijna de lichtsnelheid in het vacuüm. Daarmee kunnen bestanden twee keer zo snel reizen als via de kabels die we vandaag de dag op aarde gebruiken.

Internetdekking voor zonnestelsel

Maar de plannen van de ingenieurs gaan nog verder dan de aarde en de nabije ruimte. De bedrijven Nokia en Vodafone willen de maan in 2019 al 4G-dekking bieden, zodat twee rovers HD-video vanaf de maan naar de aarde kunnen streamen.

En NASA werkt hard aan de volgende technologische stap: DTN (Delay/Disruption Tolerant Networking). Daarmee worden de gegevens via verschillende tussenstations naar de ruimte verzonden (tot dusver is er doorgaans één directe verbinding tussen de antenne op aarde en een ruimtevaartuig).

DTN werkt dus net zoals internet op aarde, maar dan met ruimtevaartuigen, satellieten, sondes, bases of ruimtestations als tussenstation – de ‘routers’ en de ‘kabels’ van de ruimte. Als de gegevens niet doorkomen vanwege de barre omstandigheden in de ruimte, stuurt het nieuwe systeem ze verder zodra de gelegenheid zich voordoet.

Internet zal dus niet alleen de aarde en de nabije ruimte bestrijken, maar reiken tot de grens van het zonnestelsel. Dat betekent dat astronauten op een ruimte-expeditie of de bewoners van een potentiële toekomstige Marsbasis kunnen surfen op hetzelfde internet als de achterblijvers op aarde.

Lees ook:

Computers

5 ideeën over schermtijd: maakt Google je dommer?

8 minuten
Computers

Nieuw wereldrecord: Priemgetal is 232,5 km lang

2 minuten
Computers

Wetenschappers slaan licht voor het eerst als geluid op

1 minuut

Log in

Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
Toon Verberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!

Reset wachtwoord

Geef je mailadres op, dan krijg je een e-mail met aanwijzingen voor het resetten van je wachtwoord.
Ongeldig e-mailadres

Voer je wachtwoord in

We hebben een mail met een wachtwoord gestuurd naar

Nieuw wachtwoord

Enter a password with at least 6 characters.

Wachtwoord vereist
Toon Verberg