“Daar is feitlik geen ruimte vir verbetering in radiofrekwensietegnologie nie. Eenvoudige oplossings eindig"
Op 26 November 2018 om 22:53 Moskou-tyd het NASA dit weer gedoen - die InSight-sonde het suksesvol op die oppervlak van Mars geland nadat hy die atmosfeer binnegekom het, afkoms en landingsmaneuvers, wat later as "ses en 'n half minute van afgryse" gedoop is. .” 'n Gepas beskrywing, aangesien NASA-ingenieurs nie dadelik kon weet of die ruimtesonde suksesvol op die planeet se oppervlak geland het nie weens 'n kommunikasievertraging van ongeveer 8,1 minute tussen Aarde en Mars. Gedurende hierdie venster kon InSight nie op sy meer moderne en kragtiger antennas staatmaak nie – alles het van outydse UHF-kommunikasie afgehang ('n metode wat lank in alles van uitsaaitelevisie en walkie-talkies tot Bluetooh-toestelle gebruik word).
As gevolg hiervan is kritiese data oor die status van InSight op radiogolwe met 'n frekwensie van 401,586 MHz na twee satelliete oorgedra -, WALL-E en EVE, wat dan data teen 8 Kbps na 70 meter antennas wat op Aarde geleë is, oorgedra het. Die cubesats is op dieselfde vuurpyl as InSight gelanseer, en hulle het dit vergesel op sy reis na Mars om die landing waar te neem en onmiddellik data terug huis toe te stuur. Ander Mars-omwentelinge, bv. (MRS), was in 'n ongemaklike posisie en kon eers nie intyds boodskappe met die lander uitruil nie. Om nie te sê dat die hele landing van twee eksperimentele CubeSats elk die grootte van 'n tas afgehang het nie, maar die MRS sou eers na 'n selfs langer wag data vanaf InSight kon oordra.
Die InSight-landing het eintlik NASA se hele kommunikasie-argitektuur, die Mars-netwerk, getoets. Die InSight-lander se sein wat na die wentelende satelliete gestuur is, sou in elk geval die aarde bereik het, selfs al het die satelliete misluk. WALL-E en EVE moes inligting onmiddellik oordra, en hulle het dit gedoen. As hierdie CubeSats om een of ander rede nie gewerk het nie, was MRS gereed om hul rol te speel. Elkeen het as 'n nodus op 'n internet-agtige netwerk gewerk en datapakkies deur verskillende terminale wat uit verskillende toerusting bestaan, gelei. Vandag is die mees doeltreffende daarvan die MRS, wat in staat is om data teen spoed van tot 6 Mbit/s oor te dra (en dit is die huidige rekord vir interplanetêre missies). Maar NASA moes in die verlede teen baie stadiger spoed werk - en sal in die toekoms baie vinniger data-oordrag benodig.
Net soos jou internetdiensverskaffer, laat NASA internetgebruikers toe kommunikasie met ruimteskepe in reële tyd.
Diepruimte kommunikasie netwerk
Namate NASA se teenwoordigheid in die ruimte toegeneem het, het verbeterde kommunikasiestelsels voortdurend na vore gekom om meer en meer ruimte te dek: eers in 'n lae Aarde-baan, toe in geosinchroniese wentelbaan en die Maan, en kort voor lank het kommunikasie dieper die ruimte ingegaan. Dit het alles begin met 'n rowwe draagbare radio-ontvanger wat gebruik is om telemetrie te ontvang van Explorer 1, die eerste satelliet wat suksesvol deur die Amerikaners in 1958 gelanseer is, by Amerikaanse militêre basisse in Nigerië, Singapoer en Kalifornië. Stadig maar seker het hierdie basis ontwikkel tot vandag se gevorderde boodskapstelsels.
Douglas Abraham, hoof van die strategiese en stelselvooruitskouingsafdeling in NASA se interplanetêre netwerkdirektoraat, beklemtoon drie onafhanklik ontwikkelde netwerke vir die oordrag van boodskappe in die ruimte. Die Near Earth Network werk met ruimtetuie in 'n lae Aarde-baan. "Dit is 'n versameling antennas, meestal 9 tot 12 meter. Daar is 'n paar groteres, 15 tot 18 meter," sê Abraham. Dan, bokant die aarde se geosinchroniese wentelbaan, is daar verskeie opsporings- en data-oordragsatelliete (TDRS). "Hulle kan afkyk na satelliete in 'n lae Aarde-baan en met hulle kommunikeer, en dan hierdie inligting deur TDRS na die grond oordra," verduidelik Abraham. "Hierdie satelliet-data-oordragstelsel word die NASA Space Network genoem."
Maar selfs TDRS was nie genoeg om met die ruimtetuig, wat ver verby die wentelbaan van die Maan gegaan het, na ander planete te kommunikeer nie. “Ons moes dus 'n netwerk skep wat die hele sonnestelsel dek. En dit is die Deep Space Network [DSN], sê Abraham. Die Mars-netwerk is 'n uitbreiding .
Gegewe sy lengte en uitleg, is DSN die mees komplekse van die stelsels wat gelys word. In wese is dit 'n stel groot antennas, van 34 tot 70 m in deursnee. Elk van die drie DSN-terreine bedryf verskeie 34-meter-antennas en een 70-meter-antenna. Een terrein is geleë in Goldstone (Kalifornië), 'n ander naby Madrid (Spanje), en die derde in Canberra (Australië). Hierdie terreine is ongeveer 120 grade uitmekaar rondom die wêreld geleë en bied XNUMX-uur dekking aan alle ruimtetuie buite geosinchroniese wentelbaan.
34-meter antennas is die hooftoerusting van DSN, en daar is twee tipes: ou hoë doeltreffendheid antennas en relatief nuwe golfleier antennas. Die verskil is dat 'n gidsgolfantenna vyf presisie RF-spieëls het wat seine in 'n pyp na 'n ondergrondse beheerkamer reflekteer, waar die elektronika wat daardie seine ontleed beter beskerm word teen alle bronne van steuring. Die 34-meter-antennas, wat individueel of in groepe van 2-3 skottels werk, kan die meeste van die kommunikasie wat NASA benodig, voorsien. Maar vir spesiale gevalle wanneer afstande te lank word vir selfs veelvuldige 34-meter-antennas, gebruik DSN-beheer 70-meter-monsters.
"Hulle speel 'n belangrike rol in verskeie toepassings," sê Abraham oor groot antennas. Die eerste is wanneer die ruimtetuig so ver van die aarde af is dat dit onmoontlik sal wees om kommunikasie daarmee te bewerkstellig deur 'n kleiner skottel te gebruik. “Goeie voorbeelde sou die New Horizons-sending wees, wat al baie verder as Pluto gevlieg het, of die Voyager-ruimtetuig, wat buite die sonnestelsel geleë is. Slegs 70 meter antennas kan hulle binnedring en hul data na die aarde aflewer,” verduidelik Abraham.
70-meter-skottels word ook gebruik wanneer die ruimtetuig nie die versterkende antenna kan bestuur nie, hetsy weens 'n beplande kritieke situasie soos baantoetrede, of omdat iets lelik skeefloop. Die 70 meter antenna is byvoorbeeld gebruik om Apollo 13 veilig na die aarde terug te keer. Sy het ook Neil Armstrong se bekende reël, "One small step for a man, one giant step for mankind" aangeneem. En selfs vandag bly DSN die mees gevorderde en sensitiewe kommunikasiestelsel ter wêreld. "Maar om baie redes het dit reeds sy limiet bereik," waarsku Abraham. – Daar is feitlik nêrens om die tegnologie wat by radiofrekwensies werk, te verbeter nie. Eenvoudige oplossings raak op.”
Drie grondstasies 120 grade uitmekaar
DSN Plate in Canberra
DSN-kompleks in Madrid
DSN in Goldstone
Beheerkamer by die Jet Propulsion Laboratory
Radio en wat daarna sal gebeur
Hierdie storie is nie nuut nie. Die geskiedenis van diepruimtekommunikasie bestaan uit 'n voortdurende stryd om frekwensies te verhoog en golflengtes te verkort. Explorer 1 het 108 MHz frekwensies gebruik. NASA het toe groter antennas met beter wins bekendgestel wat frekwensies in die L-band, 1 tot 2 GHz, ondersteun het. Toe was dit die beurt van die S-band, met frekwensies van 2 tot 4 GHz, en toe het die agentskap oorgeskakel na die X-band, met frekwensies van 7-11,2 GHz.
Vandag ondergaan ruimtekommunikasiestelsels weer veranderinge – hulle beweeg nou na die 26-40 GHz-reeks, Ka-band. "Die rede vir hierdie tendens is dat hoe korter die golflengtes en hoe hoër die frekwensies, hoe vinniger kan die data-oordragtempo bereik word," sê Abraham.
Daar is redes vir optimisme, aangesien die tempo van kommunikasie by NASA histories redelik vinnig was. ’n 2014-navorsingsartikel van die Jet Propulsion Laboratory verskaf die volgende deursetdata vir vergelyking: As ons Explorer 1 se kommunikasietegnologieë gebruik het om ’n tipiese iPhone-foto van Jupiter na die Aarde oor te dra, sou dit 460 keer langer neem as die huidige ouderdom Heelal. Vir Pioneers 2 en 4 uit die 1960's sou dit 633 000 jaar geneem het. Mariner 9 van 1971 sou dit in 55 uur gedoen het. Vandag sal dit MRS drie minute neem.
Die enigste probleem is natuurlik dat die hoeveelheid data wat deur ruimtetuie ontvang word, net so vinnig groei as, indien nie vinniger nie, as die groei van sy transmissievermoëns. Oor die 40 jaar van bedryf het Voyagers 1 en 2 5 TB se inligting geproduseer. Die NISAR Earth Science-satelliet, wat geskeduleer is vir lansering in 2020, sal 85 TB data per maand produseer. En as die aarde se satelliete heeltemal daartoe in staat is, is die oordrag van so 'n volume data tussen planete 'n heeltemal ander storie. Selfs 'n relatief vinnige MRS sal vir 85 jaar 20 TB se data na die aarde oordra.
"Die verwagte datatempo's vir Mars-verkenning in die laat 2020's en vroeë 2030's sal 150 Mbps of hoër wees, so kom ons doen die wiskunde," sê Abraham. – As 'n MRS-klas ruimtetuig op die maksimum afstand van ons na Mars ongeveer 1 Mbit/s na 'n 70-meter-antenna op Aarde kan stuur, dan om kommunikasie teen 'n spoed van 150 Mbit/s 'n skikking van 150 70-meter te organiseer antennas sal benodig word. Ja, natuurlik kan ons met slim maniere vorendag kom om hierdie absurde hoeveelheid 'n bietjie te verminder, maar die probleem bestaan natuurlik: die organisering van interplanetêre kommunikasie teen 'n spoed van 150 Mbps is uiters moeilik. Boonop raak ons min toegelate frekwensies.”
Soos Abraham demonstreer, wat in S-band of X-band werk, sal 'n enkele 25 Mbps-sending die hele beskikbare spektrum beset. Daar is meer spasie in die Ka-band, maar net twee Mars-satelliete met 'n deurset van 150 Mbit/s sal die hele spektrum beset. Eenvoudig gestel, die interplanetêre internet sal meer as net radio's benodig om te werk - dit sal op lasers staatmaak.
Die opkoms van optiese kommunikasie
Lasers klink futuristies, maar die idee van optiese kommunikasie kan teruggevoer word na 'n patent wat deur Alexander Graham Bell in die 1880's ingedien is. Bell het 'n stelsel ontwikkel waarin sonlig, gefokus op 'n baie smal straal, op 'n reflektiewe diafragma gerig is wat deur klanke vibreer is. Die vibrasies het variasies veroorsaak in die lig wat deur die lens in die ru-fotodetektor beweeg. Veranderinge in die weerstand van die fotodetektor het die stroom wat deur die telefoon gaan, verander.
Die stelsel was onstabiel, die volume was baie laag, en Bell het uiteindelik die idee laat vaar. Maar byna 100 jaar later, gewapen met lasers en optiesevesel, het NASA-ingenieurs teruggekeer na hierdie ou konsep.
"Ons het die beperkings van radiofrekwensiestelsels geken, so by JPL in die laat 1970's, vroeë 1980's, het ons die moontlikheid begin bespreek om boodskappe van diep ruimte uit te stuur met behulp van ruimtelasers," het Abraham gesê. Om beter te verstaan wat in diepruimte optiese kommunikasie moontlik is en nie moontlik is nie, het die laboratorium in die laat 1980's 'n vierjarige Deep Space Relay Satellite System (DSRSS) studie van stapel gestuur. Die studie moes kritiese vrae beantwoord: wat van weer- en sigprobleme (radiogolwe kan immers maklik deur wolke beweeg, terwyl lasers nie kan nie)? Wat as die Son-Aarde-sondehoek te skerp word? Kan 'n detektor op Aarde 'n swak optiese sein van sonlig onderskei? En laastens, hoeveel sal dit alles kos en sal dit die moeite werd wees? "Ons soek steeds antwoorde op hierdie vrae," erken Abraham. "Die antwoorde ondersteun egter toenemend die moontlikheid van optiese data-oordrag."
DSRSS het voorgestel dat 'n punt bokant die aarde se atmosfeer die beste geskik is vir optiese en radiokommunikasie. Daar is gestel dat die optiese kommunikasiestelsel wat op die wentelstasie geïnstalleer is, beter sou presteer as enige grondgebaseerde argitektuur, insluitend die ikoniese 70 meter antennas. In 'n lae-aarde-baan was daar beplan om 'n 10-meter-skottel te ontplooi en dit dan na geosinchroon te verhoog. Die koste van so 'n stelsel - wat bestaan het uit 'n satelliet met 'n skottel, 'n lanseervoertuig en vyf gebruikersterminale - was egter buitensporig. Boonop het die studie nie eens die koste van die nodige hulpstelsel ingesluit wat in die geval van 'n satellietonderbreking in werking sou tree nie.
Vir hierdie stelsel het die Laboratorium begin kyk na die grondargitektuur wat beskryf word in die Laboratorium se Grondgebaseerde Gevorderde Tegnologiestudie (GBATS)-verslag, wat ongeveer dieselfde tyd as DRSS uitgevoer is. Die mense wat aan GBATS werk, het met twee alternatiewe voorstelle vorendag gekom. Die eerste is die installering van ses stasies met 10 meter antennas en meter lange spaar antennas wat 60 grade uitmekaar langs die hele ewenaar geleë is. Die stasies moes op bergpieke gebou word, waar die weer minstens 66% van die dae per jaar helder was. Dus, 2-3 stasies sal altyd sigbaar wees vir enige ruimtetuig, en hulle sal verskillende weer hê. Die tweede opsie is nege stasies, gegroepeer in groepe van drie, en geleë 120 grade van mekaar. Die stasies binne elke groep moes 200 km van mekaar geleë gewees het sodat hulle in direkte sigbaarheid was, maar in verskillende weerselle.
Beide GBATS-argitekture was goedkoper as die ruimtebenadering, maar hulle het ook probleme gehad. Eerstens, aangesien die seine deur die Aarde se atmosfeer moes beweeg, sou dagontvangs baie erger wees as nagontvangs as gevolg van die verligte lug. Ondanks die slim reëling sal optiese grondstasies van die weer afhanklik wees. ’n Ruimtetuig wat ’n laser na ’n grondstasie rig, sal uiteindelik by swak weerstoestande moet aanpas en weer kommunikasie met ’n ander stasie moet bewerkstellig wat nie deur wolke verduister word nie.
Ongeag die probleme, het die DSRSS- en GBATS-projekte egter die teoretiese grondslag gelê vir optiese stelsels vir diepruimtekommunikasie en die moderne ontwikkelings van ingenieurs by NASA. Al wat oorgebly het, was om so 'n stelsel te bou en die prestasie daarvan te demonstreer. Gelukkig was dit net 'n paar maande weg.
Projek implementering
Teen daardie tyd het optiese data-oordrag in die ruimte reeds plaasgevind. Die eerste eksperiment is in 1992 uitgevoer, toe die Galileo-sonde na Jupiter op pad was en sy hoë-resolusie-kamera na die aarde gedraai het om suksesvol 'n stel laserpulse te ontvang wat van die 60 cm-teleskoop by Tafelberg-sterrewag en vanaf die 1,5 m-teleskoop gestuur is. USAF Starfire Optiese teleskoopreeks in New Mexico. Op hierdie oomblik was Galileo 1,4 miljoen km van die aarde af, maar albei laserstrale het sy kamera getref.
Die Japannese en Europese Ruimte-agentskappe kon ook optiese kommunikasie tussen grondstasies en satelliete in 'n wentelbaan om die aarde bewerkstellig. Hulle kon toe 'n 50 Mbps-verbinding tussen die twee satelliete bewerkstellig. 'n Paar jaar gelede het 'n Duitse span 'n 5,6 Gbps koherente optiese tweerigtingverbinding tussen die NFIRE-satelliet in die Aarde-baan en 'n grondstasie in Tenerife, Spanje, gevestig. Maar al hierdie gevalle was geassosieer met lae-Aarde-baan.
Die heel eerste optiese skakel wat 'n grondstasie en 'n ruimtetuig in 'n wentelbaan naby 'n ander planeet in die sonnestelsel verbind, is in Januarie 2013 tot stand gebring. Die 152 x 200 pixel swart-en-wit beeld van die Mona Lisa is vanaf die Next Generation Satellite Laser Ranging Station by NASA Goddard Space Flight Centre na die Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) versend teen 300 bps. Die kommunikasie was eenrigting. LRO het die beeld wat dit van die Aarde ontvang het via gereelde radiokommunikasie teruggestuur. Die beeld het 'n bietjie sagtewarefoutregstelling nodig gehad, maar selfs sonder hierdie kodering was dit maklik om te herken. En op daardie tydstip was die lansering van 'n kragtiger stelsel na die Maan reeds beplan.
Van die 2013 Lunar Reconnaissance Orbiter-projek: Om inligting te verwyder van transmissiefoute wat deur die Aarde se atmosfeer (links) ingebring is, het wetenskaplikes by die Goddard Space Flight Centre van Reed-Solomon-foutkorreksie (regs) gebruik gemaak, wat wyd in CD's en DVD's gebruik word. Algemene foute sluit in ontbrekende pixels (wit) en vals seine (swart). 'n Wit streep dui op 'n kort pouse in transmissie.
«(LADEE) het op 6 Oktober 2013 ’n maanbaan betree en net ’n week later sy gepulseerde laser gelanseer om data oor te dra. Hierdie keer het NASA probeer om tweerigtingkommunikasie te organiseer teen 'n spoed van 20 Mbit/s in die ander rigting en 'n rekordspoed van 622 Mbit/s in die ander rigting. Die enigste probleem was die sending se kort leeftyd. LRO se optiese kommunikasie het net vir 'n paar minute op 'n slag gewerk. LADEE het vir 16 uur oor 30 dae data met sy laser uitgeruil. Hierdie situasie gaan verander met die lansering van die Laser Communications Demonstration (LCRD)-satelliet, geskeduleer vir Junie 2019. Sy missie is om te wys hoe toekomstige kommunikasiestelsels in die ruimte sal werk.
LCRD word ontwikkel by NASA se Jet Propulsion Laboratory in samewerking met MIT se Lincoln Laboratory. Dit sal twee optiese terminale hê: een vir kommunikasie in 'n lae-aarde-baan, die ander vir diep ruimte. Die eerste sal Differential Phase Shift Keying (DPSK) moet gebruik. Die sender sal laserpulse teen 'n frekwensie van 2,88 GHz stuur. Deur hierdie tegnologie te gebruik, sal elke bis geënkodeer word deur die faseverskil van opeenvolgende pulse. Dit sal teen 'n spoed van 2,88 Gbps kan werk, maar dit sal baie krag verg. Detektors kan net polsverskille in hoë-energie seine opspoor, so DPSK werk uitstekend vir naby-Aarde kommunikasie, maar dit is nie die beste metode vir diep ruimte, waar die berging van energie problematies is nie. 'n Sein wat vanaf Mars gestuur word, sal energie verloor teen die tyd dat dit na die aarde kom, dus sal LCRD 'n meer doeltreffende tegnologie genaamd pulsfasemodulasie gebruik om optiese kommunikasie met diep ruimte te demonstreer.
NASA-ingenieurs berei LADEE voor vir toetsing
In 2017 het ingenieurs vlugmodems in 'n termiese vakuumkamer getoets
"Dit is in wese om fotone te tel," verduidelik Abraham. – Die kort tydperk wat vir kommunikasie toegeken word, word in verskeie tydperke verdeel. Om data te verkry, moet jy eenvoudig kyk of die fotone met elke interval met die detektor gebots het. Dit is hoe die data in die FIM geënkodeer word.” Dit is soos Morse-kode, maar teen supervinnige spoed. Óf daar is 'n flits op 'n sekere oomblik óf daar is nie, en die boodskap word geënkodeer deur 'n reeks flitse. "Al is dit baie stadiger as DPSK, kan ons steeds tien of honderde Mbps optiese kommunikasie verskaf van so ver as Mars," voeg Abraham by.
Natuurlik is die LCRD-projek nie net hierdie twee terminale nie. Dit moet ook as 'n internet-hub in die ruimte funksioneer. Op die grond sal drie stasies met LCRD werk: een by White Sands in New Mexico, een by Tafelberg in Kalifornië, en een op Hawaii-eiland of Maui. Die idee is om te toets om van een grondstasie na 'n ander oor te skakel as slegte weer by een van die stasies voorkom. Die missie sal ook die LCRD se werkverrigting as 'n data-sender toets. ’n Optiese sein van een van die stasies sal na ’n satelliet gestuur word en dan na ’n ander stasie versend word – alles via ’n optiese skakel.
As die data nie dadelik oorgedra kan word nie, sal LCRD dit stoor en dit oordra wanneer die geleentheid hom voordoen. As die data dringend is of daar nie genoeg spasie in die boordberging is nie, sal die LCRD dit onmiddellik deur sy Ka-band antenna stuur. Dus, 'n voorloper van toekomstige sendersatelliete, sal LCRD 'n hibriede radio-optiese stelsel wees. Dit is presies die soort eenheid wat NASA in 'n wentelbaan om Mars moet plaas om 'n interplanetêre netwerk te vestig wat menslike diepruimteverkenning in die 2030's sal ondersteun.
Bring Mars aanlyn
Die afgelope jaar het Abraham se span twee referate geskryf wat die toekoms van diepruimtekommunikasie beskryf, wat in Mei 2019 by die SpaceOps-konferensie in Frankryk aangebied sal word. Die een beskryf diepruimtekommunikasie in die algemeen, die ander (“") bied 'n gedetailleerde beskrywing van die infrastruktuur wat 'n internetagtige diens vir ruimtevaarders op die Rooi Planeet kan verskaf.
Skattings van die piek gemiddelde data-oordragspoed was ongeveer 215 Mbit/s vir aflaai en 28 Mbit/s vir oplaai. Die Mars-internet sal uit drie netwerke bestaan: WiFi wat die oppervlakverkenningsarea dek, 'n planetêre netwerk wat data van die oppervlak na die aarde oordra, en die Earth Network, 'n diepruimtekommunikasienetwerk met drie werwe wat verantwoordelik is vir die ontvangs van hierdie data en die terugstuur van antwoorde na Mars.
“Wanneer sulke infrastruktuur ontwikkel word, is daar baie probleme. Dit moet betroubaar en stabiel wees, selfs op die maksimum afstand na Mars van 2,67 AE. gedurende periodes van sons superior konjunksie, wanneer Mars agter die Son skuil,” sê Abraham. So 'n konjunksie kom elke twee jaar voor en ontwrig kommunikasie met Mars heeltemal. “Vandag kan ons dit nie hanteer nie. Alle landing- en wentelstasies wat op Mars is, verloor eenvoudig kontak met die aarde vir ongeveer twee weke. Met optiese kommunikasie sal kommunikasieverliese weens sonkragkonnektiwiteit selfs langer wees, 10 tot 15 weke.” Vir robotte is sulke gapings nie besonder skrikwekkend nie. Sulke isolasie veroorsaak nie vir hulle probleme nie, want hulle raak nie verveeld nie, ervaar nie eensaamheid nie, en hulle hoef nie hul geliefdes te sien nie. Maar vir mense is dit heeltemal anders.
"Ons maak dus teoreties voorsiening vir die ingebruikneming van twee orbitale senders wat in 'n sirkelvormige ekwatoriale wentelbaan 17300 1500 km bo die oppervlak van Mars geplaas is," gaan Abraham voort. Volgens die studie moet hulle 20 kg elk weeg, en 'n stel terminale aan boord hê wat in die X-band, Ka-band en optiese reeks werk, en aangedryf word deur sonpanele met 'n krag van 30-XNUMX kW. Hulle moet die Delay Tolerant Network Protocol ondersteun - in wese TCP/IP, wat ontwerp is om die lang vertragings wat onvermydelik in interplanetêre netwerke sal voorkom, te hanteer. Die wentelbaanstasies wat aan die netwerk deelneem, moet met ruimtevaarders en voertuie op die planeet se oppervlak, met grondstasies en met mekaar kan kommunikeer.
"Hierdie kruiskoppeling is baie belangrik, want dit verminder die aantal antennas wat nodig is om data teen 250 Mbps oor te dra," sê Abraham. Sy span skat dat 'n reeks van ses 250-meter-antennas nodig sal wees om 34 Mbps-data van een van die orbitale senders te ontvang. Dit beteken dat NASA drie bykomende antennas by diepruimtekommunikasieterreine sal moet bou, maar dit neem jare om te bou en is uiters duur. "Maar ons dink twee orbitale stasies kan die data deel en dit gelyktydig teen 125 Mbps stuur, met een sender wat die een helfte van die datapakket stuur en die ander die ander stuur," sê Abraham. Selfs vandag nog kan 34 meter diep ruimte kommunikasie antennas gelyktydig data van vier verskillende ruimtetuie op een slag ontvang, wat lei tot die behoefte aan drie antennas om die taak te voltooi. “Om twee 125 Mbps-uitsendings vanaf dieselfde gebied van die lug te ontvang, vereis dieselfde aantal antennas as om een uitsending te ontvang,” verduidelik Abraham. "Meer antennas word slegs benodig as jy teen hoër spoed moet kommunikeer."
Om die sonkragkonjunksieprobleem te hanteer, het Abraham se span voorgestel om 'n sendersatelliet na die L4/L5-punte van die Son-Mars/Son-Aarde-baan te lanseer. Dan, tydens konjunksieperiodes, kan dit gebruik word om data om die Son oor te dra, in plaas daarvan om seine daardeur te stuur. Ongelukkig sal die spoed gedurende hierdie tydperk tot 100 Kbps daal. Eenvoudig gestel, dit sal werk, maar dit suig.
Intussen sal toekomstige ruimtevaarders op Mars net meer as drie minute moet wag om ’n foto van die katjie te ontvang, sonder om vertragings in te reken wat tot 40 minute kan wees. Gelukkig, voordat die mensdom se ambisies ons selfs verder neem as die Rooi Planeet, sal die interplanetêre internet die meeste van die tyd reeds goed werk.
Bron: will.com