ወደ ጥልቅ ጠፈር ይደውሉ፡ ናሳ እንዴት የፕላኔቶችን ግንኙነት እያፋጠነ ነው።

"በሬድዮ ፍሪኩዌንሲ ቴክኖሎጂ ውስጥ ለመሻሻል ምንም ቦታ የለም ማለት ይቻላል። ቀላል መፍትሄዎች ያበቃል"

እ.ኤ.አ. ኖቬምበር 26 ቀን 2018 በሞስኮ አቆጣጠር በ22፡53 ናሳ በድጋሚ አደረገው - የ InSight ፍተሻ በተሳካ ሁኔታ ወደ ከባቢ አየር ፣የመውረድ እና የማረፊያ መንገዶች ከገባ በኋላ በማርስ ላይ አርፏል ፣በኋላም ተጠመቁ “ስድስት ደቂቃ ተኩል አስፈሪ ” በማለት ተናግሯል። የናሳ መሐንዲሶች በመሬት እና በማርስ መካከል በግምት 8,1 ደቂቃ ባለው የግንኙነት መዘግየት ምክንያት የጠፈር ምርመራው በተሳካ ሁኔታ በፕላኔቷ ላይ ማረፉን ወዲያውኑ ማወቅ ስላልቻሉ ትክክለኛ መግለጫ። በዚህ መስኮት ውስጥ ኢንሳይት ይበልጥ ዘመናዊ እና ኃይለኛ በሆኑ አንቴናዎች ላይ መተማመን አልቻለም - ሁሉም ነገር በአሮጌው የዩኤችኤፍ ግንኙነት ላይ የተመሰረተ ነው (ከስርጭት ቴሌቪዥን እና ዎኪ-ቶኪዎች እስከ ብሉቱዝ መሳሪያዎች ድረስ በሁሉም ነገር ለረጅም ጊዜ ጥቅም ላይ የዋለ ዘዴ)።

በዚህ ምክንያት በ InSight ሁኔታ ላይ ወሳኝ መረጃ በ 401,586 ሜኸር ድግግሞሽ በሬዲዮ ሞገዶች ወደ ሁለት ሳተላይቶች ተላልፏል -ኩቤሳት, WALL-E እና EVE ይህም በምድር ላይ በሚገኙ ከ 8 ኪባበሰ እስከ 70 ሜትር አንቴናዎች መረጃን አስተላልፏል። ኩባቶቹ የተወነጨፉት ኢንሳይት በተባለው ሮኬት ላይ ሲሆን ወደ ማርስ በሚያደርገው ጉዞ ላይ ማረፊያውን ለመመልከት እና ወዲያውኑ ወደ ሀገር ቤት መረጃዎችን ለማስተላለፍ አብረውት ሄዱ። ሌሎች የማርስ መዞሪያዎች፣ ለምሳሌ ማርስ የስለላ ሳተላይት (ኤምአርኤስ) በአስቸጋሪ ሁኔታ ላይ ነበሩ እና መጀመሪያ ላይ ከአድራጊው ጋር በቅጽበት መልእክት መለዋወጥ አልቻሉም። ሙሉ ማረፊያው በእያንዳንዱ የሻንጣ መጠን በሁለት የሙከራ CubeSats ላይ የተመሰረተ ነው፣ ነገር ግን ኤምአርኤስ ከInSight መረጃ ማስተላለፍ የሚችለው ረዘም ያለ ጊዜ ካለፈ በኋላ ብቻ ነው።

የኢንሳይት ማረፊያው የናሳን አጠቃላይ የግንኙነት አርክቴክቸር ማርስ ኔትወርክን ፈትኗል። ወደ ሚዞሩ ሳተላይቶች የተላለፈው የኢንሳይት ላንደር ምልክት ምንም እንኳን ሳተላይቶቹ ባይሳኩም ምድር ላይ ይደርስ ነበር። WALL-E እና EVE መረጃን በቅጽበት ማስተላለፍ ያስፈልጋቸው ነበር እና አደረጉት። እነዚህ CubeSats በሆነ ምክንያት ካልሠሩ፣ MRS ሚናቸውን ለመጫወት ዝግጁ ነበር። እያንዳንዳቸው እንደ በይነመረብ በሚመስል አውታረመረብ ላይ እንደ መስቀለኛ መንገድ ይሰራሉ ​​​​የመረጃ ፓኬጆችን በተለያዩ ተርሚናሎች ውስጥ የተለያዩ መሳሪያዎችን ያቀፉ። ዛሬ ከመካከላቸው በጣም ውጤታማ የሆነው ኤምአርኤስ ነው, መረጃን እስከ 6 Mbit / s ፍጥነት ማስተላለፍ የሚችል (እና ይህ አሁን ያለው የኢንተርፕላኔቶች ተልእኮዎች መዝገብ ነው). ነገር ግን ናሳ ከዚህ ቀደም በጣም ቀርፋፋ ፍጥነት መስራት ነበረበት - እና ወደፊት በጣም ፈጣን የውሂብ ማስተላለፍ ያስፈልገዋል።

ልክ እንደ የኢንተርኔት አገልግሎት አቅራቢዎ NASA የኢንተርኔት ተጠቃሚዎችን ይፈቅዳል ፈትሽ በእውነተኛ ጊዜ ከጠፈር መርከቦች ጋር መገናኘት።

ጥልቅ የጠፈር ግንኙነቶች አውታር

የናሳ በህዋ ላይ ያለው መገኘት እየጨመረ በሄደ ቁጥር የተሻሻሉ የግንኙነት ስርዓቶች ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመረ የሚሄድ ቦታን ለመሸፈን ብቅ አሉ፡ በመጀመሪያ በዝቅተኛ የምድር ምህዋር፣ ከዚያም በጂኦሳይንክሮኖስ ምህዋር እና በጨረቃ፣ እና ብዙም ሳይቆይ ግንኙነቶቹ ወደ ህዋ ጥልቅ ገቡ። ይህ ሁሉ የተጀመረው በ1 በአሜሪካኖች በተሳካ ሁኔታ ለመጀመሪያ ጊዜ በናይጄሪያ፣ ሲንጋፖር እና ካሊፎርኒያ በሚገኙ የአሜሪካ ወታደራዊ ካምፖች ከ Explorer 1958 ቴሌሜትሪ ለመቀበል በተጠቀመው ተንቀሳቃሽ የሬድዮ መቀበያ ነው። በዝግታ ግን በእርግጠኝነት፣ ይህ መሠረት ወደ ዛሬ የላቀ የመልእክት መላላኪያ ሥርዓቶች ተሻሽሏል።

በናሳ የኢንተርፕላኔተሪ ኔትወርክ ዳይሬክቶሬት የስትራቴጂክ እና ሲስተምስ አርቆ አሳቢ ክፍል ሃላፊ የሆኑት ዳግላስ አብርሀም በህዋ ውስጥ መልእክቶችን ለማስተላለፍ እራሳቸውን ችለው የተገነቡ ሶስት ኔትወርኮችን አጉልቶ ያሳያል። የአቅራቢያ ምድር ኔትወርክ በጠፈር መንኮራኩር በዝቅተኛ የምድር ምህዋር ይሰራል። "ይህ የአንቴናዎች ስብስብ ነው, በአብዛኛው ከ9 እስከ 12 ሜትር. ጥቂት ትላልቅ ከ 15 እስከ 18 ሜትር አሉ" ይላል አብርሃም. ከዚያ፣ ከምድር ጂኦሳይክሮንስ ምህዋር በላይ፣ በርካታ የመከታተያ እና የውሂብ ማስተላለፊያ ሳተላይቶች (TDRS) አሉ። አብርሃም “በዝቅተኛ የምድር ምህዋር ውስጥ ያሉ ሳተላይቶችን ዝቅ አድርገው ይመለከቷቸዋል እና ከእነሱ ጋር ይገናኛሉ እና ይህንን መረጃ በTDRS በኩል ወደ መሬት ያስተላልፋሉ” ሲል አብርሃም ያስረዳል። "ይህ የሳተላይት መረጃ ማስተላለፊያ ስርዓት ናሳ የጠፈር መረብ ይባላል።"

ነገር ግን TDRS እንኳን ከጨረቃ ምህዋር በላይ ከሄደው የጠፈር መንኮራኩር ጋር ወደ ሌሎች ፕላኔቶች ለመግባባት በቂ አልነበረም። "ስለዚህ መላውን የፀሐይ ስርዓት የሚሸፍን ኔትወርክ መፍጠር ነበረብን። እና ይሄ Deep Space Network [DSN] ነው ይላል አብርሃም። የማርስ ኔትወርክ ቅጥያ ነው። DSN.

ርዝመቱን እና አቀማመጡን ከግምት ውስጥ በማስገባት DSN ከተዘረዘሩት ስርዓቶች ውስጥ በጣም ውስብስብ ነው. በመሠረቱ, ይህ ከ 34 እስከ 70 ሜትር ዲያሜትር ያለው ትልቅ አንቴናዎች ስብስብ ነው. እያንዳንዳቸው የሶስቱ የDSN ጣቢያዎች በርካታ ባለ 34 ሜትር አንቴናዎች እና አንድ ባለ 70 ሜትር አንቴና ይሰራሉ። አንደኛው ቦታ በጎልድስቶን (ካሊፎርኒያ)፣ ሌላው በማድሪድ (ስፔን) አቅራቢያ እና ሶስተኛው በካንቤራ (አውስትራሊያ) ይገኛል። እነዚህ ድረ-ገጾች በአለም ዙሪያ በ120 ዲግሪ ርቀት ላይ ይገኛሉ፣ እና ከጂኦሳይክሮንስ ምህዋር ውጭ ላሉ ሁሉም የጠፈር መንኮራኩሮች የXNUMX-ሰዓት ሽፋን ይሰጣሉ።

ባለ 34 ሜትር አንቴናዎች የዲኤስኤን ዋና መሳሪያዎች ሲሆኑ ሁለት አይነትም አሉ፡ አሮጌ ከፍተኛ ብቃት አንቴናዎች እና በአንጻራዊነት አዲስ የሞገድ ጋይድ አንቴናዎች። ልዩነቱ የመመሪያው ሞገድ አንቴና ከፓይፕ ወደ ታች የሚወርዱ ምልክቶችን የሚያንፀባርቁ አምስት ትክክለኛ የ RF መስተዋቶች ያሉት ሲሆን ይህም ምልክቶችን የሚመረምር ኤሌክትሮኒክስ ከሁሉም የጣልቃ ገብነት ምንጮች በተሻለ ሁኔታ የተጠበቀ ነው። የ 34 ሜትር አንቴናዎች, በተናጠል ወይም በቡድን ከ2-3 ዲሽ, አብዛኛውን የ NASA ፍላጎቶችን ሊያቀርቡ ይችላሉ. ነገር ግን ለብዙ ባለ 34 ሜትር አንቴናዎች ርቀቶች በጣም ሲረዝሙ ለልዩ ጉዳዮች የዲኤስኤን መቆጣጠሪያ 70 ሜትር ጭራቆችን ይጠቀማል።

አብርሃም ስለ ትላልቅ አንቴናዎች "በበርካታ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ትልቅ ሚና ይጫወታሉ" ይላል። የመጀመሪያው የጠፈር መንኮራኩሩ ከምድር በጣም ርቃ በምትገኝበት ጊዜ ትንሽ ዲሽ ተጠቅሞ ከእሱ ጋር ግንኙነት ለመፍጠር የማይቻል ነው. "ጥሩ ምሳሌዎች ከፕሉቶ ወይም ከቮዬጀር የጠፈር መንኮራኩሮች ከፀሐይ ስርዓት ውጭ የምትገኘው የኒው አድማስ ተልእኮ ነው። 70 ሜትር አንቴናዎች ብቻ ወደ እነርሱ ዘልቀው ውሂባቸውን ወደ ምድር ማድረስ የሚችሉት” ይላል አብርሃም።

የጠፈር መንኮራኩሩ የማሳደጊያውን አንቴና መስራት በማይችልበት ጊዜ 70 ሜትር ዲሽ ጥቅም ላይ የሚውለው በታቀደ ወሳኝ ሁኔታ እንደ ምህዋር መግባት በመሰለ ምክንያት ወይም የሆነ ነገር በጣም በሚዘገይ ሁኔታ ስህተት ስለሆነ ነው። ለምሳሌ የ70 ሜትር አንቴና አፖሎ 13ን በሰላም ወደ ምድር ለመመለስ ጥቅም ላይ ውሏል። እሷም የኒል አርምስትሮንግ ዝነኛ መስመርን ተቀበለች, "አንድ ትንሽ እርምጃ ለአንድ ሰው, ለሰው ልጅ አንድ ግዙፍ እርምጃ." እና ዛሬም ቢሆን፣ ዲኤስኤን በአለም ላይ እጅግ የላቀ እና ሚስጥራዊነት ያለው የግንኙነት ስርዓት ነው። “ነገር ግን በብዙ ምክንያቶች ወደ ገደቡ ደርሷል” ሲል አብርሃም ያስጠነቅቃል። - በሬዲዮ ፍጥነቶች የሚሰራውን ቴክኖሎጂ ለማሻሻል በተግባር የትም የለም። ቀላል መፍትሄዎች እያለቀባቸው ነው።"

ሶስት የመሬት ጣቢያዎች በ 120 ዲግሪ ልዩነት

በካንቤራ ውስጥ DSN ሰሌዳዎች

በማድሪድ ውስጥ DSN ውስብስብ

በጎልድስቶን ውስጥ DSN

በጄት ፕሮፐልሽን ላብራቶሪ ውስጥ መቆጣጠሪያ ክፍል

ሬዲዮ እና ከእሱ በኋላ ምን እንደሚሆን

ይህ ታሪክ አዲስ አይደለም። የጥልቅ የጠፈር ግንኙነቶች ታሪክ ድግግሞሽን ለመጨመር እና የሞገድ ርዝመቶችን ለማሳጠር የማያቋርጥ ትግልን ያካትታል። ኤክስፕሎረር 1 108 MHz ድግግሞሾችን ተጠቅሟል። ከዚያም ናሳ በኤል-ባንድ ውስጥ ከ1 እስከ 2 GHz ድግግሞሾችን የሚደግፉ ትላልቅ፣ የተሻለ ትርፍ አንቴናዎችን አስተዋወቀ። ከዚያም የኤስ-ባንድ ተራ ነበር፣ ከ2 እስከ 4 GHz ድግግሞሾች፣ እና ኤጀንሲው ወደ X-band ተቀይሯል፣ ከ7-11,2 GHz ድግግሞሾች።

ዛሬ፣ የጠፈር ኮሙኒኬሽን ስርዓቶች እንደገና ለውጦችን እያደረጉ ነው - አሁን ወደ 26-40 GHz ክልል ወደ ካ-ባንድ እየተሸጋገሩ ነው። "ለዚህ አዝማሚያ ምክንያት የሆነው የሞገድ ርዝመቶች አጠር ያሉ እና የድግግሞሾቹ መጠን ከፍ ባለ ቁጥር የመረጃ ልውውጥ ፍጥነት ሊደረስበት ስለሚችል ነው" ይላል አብርሃም።

በናሳ ውስጥ ያለው የግንኙነት ፍጥነት በጣም ፈጣን በመሆኑ ለብሩህ ተስፋ ምክንያቶች አሉ። እ.ኤ.አ. በ 2014 ከጄት ፕሮፐልሽን ላብራቶሪ የተገኘ የምርምር ወረቀት ለማነፃፀር የሚከተለውን የውጤት መረጃ ያቀርባል-የተለመደውን የአይፎን ፎቶ ከጁፒተር ወደ ምድር ለማስተላለፍ ኤክስፕሎረር 1ን የግንኙነት ቴክኖሎጂዎችን ከተጠቀምን ፣ አሁን ካለው የዕድሜ ዩኒቨርስ 460 እጥፍ ይረዝማል። ከ2ዎቹ ላሉ አቅኚዎች 4 እና 1960፣ 633 ዓመታት ፈጅቶባቸው ነበር። Mariner 000 ከ 9 በ 1971 ሰዓታት ውስጥ ያደርግ ነበር. ዛሬ MRS ሶስት ደቂቃ ይወስዳል።

ብቸኛው ችግር፣ በእርግጥ፣ በጠፈር መንኮራኩሮች የተቀበለው የውሂብ መጠን በፍጥነት እያደገ፣ ካልሆነ፣ የማስተላለፊያ አቅሙን ማደግ ነው። ቮዬጀርስ 40 እና 1 በ 2 ዓመታት ሥራ 5 ቲቢ መረጃን አምርተዋል። እ.ኤ.አ. በ 2020 ወደ ህዋ ልታመጥቅ የታቀደው የ NISAR Earth Science ሳተላይት በወር 85 ቴባ መረጃ ያመርታል። እና የምድር ሳተላይቶች ይህን ማድረግ የሚችሉ ከሆነ, በፕላኔቶች መካከል ያለውን የውሂብ መጠን ማስተላለፍ ፈጽሞ የተለየ ታሪክ ነው. በአንፃራዊነት ፈጣን የሆነ ኤምአርኤስ እንኳን 85 ቴባ መረጃን ለ20 አመታት ወደ ምድር ያስተላልፋል።

“እ.ኤ.አ. በ2020ዎቹ መጨረሻ እና በ2030ዎቹ መጀመሪያ ላይ ለማርስ ፍለጋ የሚጠበቀው የውሂብ መጠን 150 ሜጋ ባይት ወይም ከዚያ በላይ ይሆናል፣ ስለዚህ ሒሳቡን እናድርገው” ይላል አብርሃም። - ከኛ እስከ ማርስ ባለው ከፍተኛ ርቀት ላይ ያለ MRS-class የጠፈር መንኮራኩር 1 Mbit/s ወደ ምድር 70 ሜትር አንቴና መላክ ከቻለ በ150 Mbit/s ፍጥነት 150 70 ሜትር የሆነ ድርድር ለማደራጀት አንቴናዎች ያስፈልጋሉ. አዎን ፣ በእርግጥ ፣ ይህንን የማይረባ መጠን በትንሹ ለመቀነስ ብልህ መንገዶችን መፍጠር እንችላለን ፣ ግን ችግሩ በግልጽ አለ - በ 150 ሜጋ ባይት ፍጥነት የኢንተርፕላኔቶች ግንኙነቶችን ማደራጀት እጅግ በጣም ከባድ ነው። በተጨማሪም፣ የተፈቀዱ ድግግሞሽ እያለቀብን ነው።

አብርሀም እንዳሳየው፣ በS-band ወይም X-band ውስጥ የሚሰራ፣ አንድ ባለ 25 ሜጋ ባይት ተልእኮ የሚገኘውን ስፔክትረም በሙሉ ይይዛል። በካ-ባንድ ውስጥ ተጨማሪ ቦታ አለ፣ ነገር ግን ሁለት የማርስ ሳተላይቶች 150 Mbit/s ብቻ ሙሉውን ስፔክትረም ይይዛሉ። በቀላል አነጋገር፣ ኢንተርፕላኔተሪው ኢንተርኔት ለመሥራት ሬዲዮን ብቻ ሳይሆን በሌዘር ላይ የተመሰረተ ይሆናል።

የኦፕቲካል መገናኛዎች ብቅ ማለት

ሌዘር የወደፊት ጊዜን ይመስላል ነገር ግን የኦፕቲካል ግንኙነቶች ሃሳብ በ 1880 ዎቹ ውስጥ በአሌክሳንደር ግርሃም ቤል ከቀረበው የፈጠራ ባለቤትነት ሊመጣ ይችላል. ቤል በጣም ጠባብ በሆነ ጨረር ላይ ያተኮረ የፀሐይ ብርሃን ወደ አንጸባራቂ ዲያፍራም የሚመራበት ስርዓት ፈጠረ። ንዝረቱ በሌንስ በኩል ወደ ድፍድፍ የፎቶ ዳሳሽ ውስጥ በሚያልፈው ብርሃን ላይ ልዩነቶችን አስከትሏል። በፎቶ ዳሰተሩ ተቃውሞ ላይ የተደረጉ ለውጦች የአሁኑን ስልኩን ማለፍ ለውጠዋል።

ስርዓቱ ያልተረጋጋ ነበር, መጠኑ በጣም ዝቅተኛ ነበር, እና ቤል በመጨረሻ ሀሳቡን ተወ. ነገር ግን ከ100 ዓመታት በኋላ በሌዘር እና በፋይበር ኦፕቲክስ የታጠቁ የናሳ መሐንዲሶች ወደዚህ አሮጌ ጽንሰ-ሀሳብ ተመልሰዋል።

"የሬድዮ ፍሪኩዌንሲ ስርዓቶችን ውስንነት አውቀናል፣ስለዚህ በJPL በ1970ዎቹ መገባደጃ፣1980ዎቹ መጀመሪያ ላይ የጠፈር ጨረሮችን በመጠቀም ከጥልቅ ቦታ መልእክቶችን ማስተላለፍ እንደሚቻል መወያየት ጀመርን" ሲል አብርሃም ተናግሯል። በጥልቅ ህዋ ኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ውስጥ ያለውን እና የማይቻለውን የበለጠ ለመረዳት ላቦራቶሪው በ1980ዎቹ መገባደጃ ላይ የአራት አመት የጥልቅ ስፔስ ሪሌይ ሳተላይት ሲስተም (DSRSS) ጥናት ጀምሯል። ጥናቱ ወሳኝ ጥያቄዎችን መመለስ ነበረበት፡ ስለ የአየር ሁኔታ እና የታይነት ችግሮችስ (ከሁሉም በኋላ የሬዲዮ ሞገዶች በደመና ውስጥ በቀላሉ ሊያልፉ ይችላሉ, ሌዘር ግን አይችሉም)? የፀሐይ-ምድር-መመርመሪያ አንግል በጣም ኃይለኛ ከሆነስ? በምድር ላይ ያለ ጠቋሚ ደካማ የኦፕቲካል ምልክትን ከፀሀይ ብርሀን መለየት ይችላል? እና በመጨረሻም ፣ ይህ ሁሉ ምን ያህል ያስከፍላል እና ዋጋ ያለው ይሆናል? አብርሃም “አሁንም ለእነዚህ ጥያቄዎች መልስ እየፈለግን ነው” ብሏል። ሆኖም ፣ መልሶቹ የኦፕቲካል መረጃን የመተላለፍ እድልን ይጨምራሉ ።

DSRSS ከምድር ከባቢ አየር በላይ የሚገኝ ነጥብ ለኦፕቲካል እና ለሬድዮ ግንኙነቶች በጣም ተስማሚ እንደሚሆን ጠቁሟል። በምህዋር ጣቢያው ላይ የተገጠመው የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ሲስተም ከየትኛውም መሬት ላይ ከተመሰረቱ አርክቴክቶች የተሻለ አፈጻጸም እንደሚያስገኝ ተነግሯል። በዝቅተኛ-ምድር ምህዋር ውስጥ፣ 70 ሜትር ሰሃን ለማሰማራት ታቅዶ ወደ ጂኦሳይንክሮኖስ ከፍ ለማድረግ ታቅዶ ነበር። ይሁን እንጂ የዚህ ዓይነቱ ሥርዓት ሳተላይት ዲሽ ያለው፣ የማስነሻ ተሽከርካሪ እና አምስት የተጠቃሚ ተርሚናሎች ያለው ወጪ በጣም ከባድ ነበር። ከዚህም በላይ ጥናቱ የሳተላይት ውድቀት በሚከሰትበት ጊዜ ሥራ ላይ የሚውለውን አስፈላጊውን ረዳት ሥርዓት ወጪ እንኳ አላካተተም.

ለዚህ ሥርዓት፣ ላቦራቶሪ ከDRSS ጋር በተመሳሳይ ጊዜ በተካሄደው የላቦራቶሪ መሬት ላይ የተመሠረተ የላቀ የቴክኖሎጂ ጥናት (GBATS) ሪፖርት ላይ የተገለፀውን የመሬት አርክቴክቸር መመልከት ጀመረ። በGBATS ላይ የሚሰሩ ሰዎች ሁለት አማራጭ ሀሳቦችን አቅርበዋል። የመጀመሪያው በ10 ሜትር አንቴናዎች እና ሜትር ርዝመት ያላቸው ስድስት ጣብያዎች በመላው ወገብ አካባቢ በ60 ዲግሪ ልዩነት ውስጥ የሚገኙ ናቸው። ጣቢያዎቹ በዓመት ቢያንስ 66% የአየር ሁኔታ ግልጽ በሆነባቸው በተራራ ጫፎች ላይ መገንባት ነበረባቸው። ስለዚህ, 2-3 ጣቢያዎች ሁልጊዜ ለማንኛውም የጠፈር መንኮራኩሮች ይታያሉ, እና የተለየ የአየር ሁኔታ ይኖራቸዋል. ሁለተኛው አማራጭ ዘጠኝ ጣቢያዎች ነው, በሶስት ቡድኖች የተሰበሰቡ እና እርስ በርስ በ 120 ዲግሪዎች ይገኛሉ. በእያንዳንዱ ቡድን ውስጥ ያሉት ጣቢያዎች ቀጥታ ታይነት እንዲኖራቸው እርስ በርስ 200 ኪሎ ሜትር ርቀት ላይ መቀመጥ ነበረባቸው, ነገር ግን በተለያዩ የአየር ሁኔታ ሴሎች ውስጥ.

ሁለቱም የ GBATS አርክቴክቸር ከጠፈር አቀራረብ ይልቅ ርካሽ ነበሩ፣ ግን ችግርም ነበረባቸው። በመጀመሪያ፣ ምልክቶቹ በምድር ከባቢ አየር ውስጥ መጓዝ ስላለባቸው፣ በጠራራ ሰማይ ምክንያት የቀን አቀባበል ከምሽት መስተንግዶ በጣም የከፋ ይሆናል። ምንም እንኳን ብልህ አቀማመጥ ቢኖርም ፣ የኦፕቲካል መሬት ጣቢያዎች በአየር ሁኔታ ላይ ጥገኛ ይሆናሉ። በመሬት ጣቢያ ላይ ሌዘርን የሚጠቁም የጠፈር መንኮራኩር ውሎ አድሮ ከደካማ የአየር ሁኔታ ጋር መላመድ እና በደመና ካልተሸፈነ ከሌላ ጣቢያ ጋር ግንኙነቶችን እንደገና መፍጠር ይኖርበታል።

ሆኖም፣ ችግሮቹ ምንም ቢሆኑም፣ የ DSRSS እና GBATS ፕሮጀክቶች ለጨረር የጠፈር ግንኙነቶች እና በናሳ ውስጥ መሐንዲሶች ዘመናዊ እድገቶች የንድፈ ሃሳብ መሰረት ጥለዋል። የቀረው ሁሉ እንዲህ ያለውን ሥርዓት መገንባት እና አፈጻጸሙን ማሳየት ብቻ ነበር። እንደ እድል ሆኖ፣ ይሄ ጥቂት ወራት ብቻ ቀርተውታል።

የፕሮጀክቱ አተገባበር

በዚያን ጊዜ በህዋ ላይ የጨረር ዳታ ማስተላለፍ አስቀድሞ ተከስቶ ነበር። የመጀመሪያው ሙከራ የተካሄደው እ.ኤ.አ. በ 1992 የጋሊልዮ ምርመራ ወደ ጁፒተር በማቅናት ከፍተኛ ጥራት ያለው ካሜራውን ወደ ምድር በማዞር ከ60 ሴንቲ ሜትር ቴሌስኮፕ በጠረጴዛ ማውንቴን ኦብዘርቫቶሪ እና ከ 1,5 ሜትር ርቀት ላይ በተሳካ ሁኔታ የተላከውን የሌዘር ምት ስብስብ ለመቀበል ነበር ። ዩኤስኤኤፍ ስታርፊር የጨረር ቴሌስኮፕ ክልል በኒው ሜክሲኮ። በዚህ ጊዜ ጋሊልዮ ከመሬት 1,4 ሚሊዮን ኪሎ ሜትር ርቆ ነበር፣ ነገር ግን ሁለቱም የሌዘር ጨረሮች ካሜራውን መታው።

የጃፓን እና የአውሮፓ የጠፈር ኤጀንሲዎች እንዲሁ በመሬት ምህዋር ውስጥ ባሉ የመሬት ጣቢያዎች እና ሳተላይቶች መካከል የእይታ ግንኙነቶችን መፍጠር ችለዋል። ከዚያም በሁለቱ ሳተላይቶች መካከል የ50Mbps ግንኙነት መፍጠር ችለዋል። ከበርካታ አመታት በፊት፣ አንድ የጀርመን ቡድን በ NFIRE ሳተላይት በመሬት ምህዋር እና በቴኔሪፍ፣ ስፔን ውስጥ ባለው የምድር ጣቢያ መካከል 5,6 Gbps ወጥ የሆነ የጨረር ሁለት አቅጣጫ ትስስር አቋቁሟል። ነገር ግን እነዚህ ሁሉ ጉዳዮች ከዝቅተኛ-ምድር ምህዋር ጋር የተያያዙ ነበሩ.

በሶላር ሲስተም ውስጥ በሌላ ፕላኔት አቅራቢያ የምድር ጣቢያን እና የጠፈር መንኮራኩሮችን የሚያገናኝ የመጀመሪያው የኦፕቲካል ማገናኛ በጥር 2013 የተመሰረተ ነው። ባለ 152 x 200 ፒክስል ጥቁር እና ነጭ የሞና ሊዛ ምስል ከቀጣዩ ትውልድ የሳተላይት ሌዘር ሬንጅ ጣቢያ በናሳ ጎዳርድ የጠፈር በረራ ማእከል ወደ ጨረቃ ሪኮንኔስንስ ኦርቢተር (LRO) በ300 ቢፒኤስ ተላልፏል። ግንኙነቱ አንድ አቅጣጫ ነበር። LRO ከምድር የተቀበለውን ምስል በመደበኛ የሬዲዮ ግንኙነቶች መልሷል። ምስሉ ትንሽ የሶፍትዌር ስህተት እርማት ያስፈልገዋል፣ ነገር ግን ያለዚህ ኮድ መለየት ቀላል ነበር። እና በዚያን ጊዜ, ለጨረቃ የበለጠ ኃይለኛ ስርዓት መጀመር አስቀድሞ ታቅዶ ነበር.

እ.ኤ.አ. ከ 2013 የጨረቃ የዳሰሳ ኦርቢተር ፕሮጀክት: የምድር ከባቢ አየር (በግራ) ካስተዋወቁት የማስተላለፍ ስህተቶች መረጃን ለማፅዳት በጎዳርድ የጠፈር በረራ ማእከል ሳይንቲስቶች በሲዲ እና በዲቪዲ ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ የዋለውን ሪድ-ሰለሞን የስህተት ማስተካከያ (በስተቀኝ) ተጠቅመዋል ። የተለመዱ ስህተቶች የጠፉ ፒክስሎች (ነጭ) እና የውሸት ምልክቶች (ጥቁር) ያካትታሉ። አንድ ነጭ መስመር በስርጭቱ ውስጥ አጭር ለአፍታ ማቆምን ያሳያል።

«የጨረቃ ከባቢ አየር እና አቧራ አካባቢ ተመራማሪ(LADEE) እ.ኤ.አ. ኦክቶበር 6፣ 2013 የጨረቃ ምህዋር ውስጥ ገባ እና ከአንድ ሳምንት በኋላ መረጃን ለማስተላለፍ የተለጠፈ ሌዘርን ጀመረ። በዚህ ጊዜ ናሳ የሁለት መንገድ ግንኙነትን በሌላ አቅጣጫ በ20 Mbit/s ፍጥነት እና በሌላ አቅጣጫ በ622 Mbit/s የተመዘገበ ፍጥነት ለማደራጀት ሞክሯል። ብቸኛው ችግር የተልእኮው አጭር የህይወት ዘመን ነበር። የኤል.አር.ኦ. ኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን የሚሰራው ለጥቂት ደቂቃዎች ብቻ ነው። LADEE በ 16 ቀናት ውስጥ ለ30 ሰአታት ከሌዘር ጋር መረጃ ተለዋወጠ። ይህ ሁኔታ ለጁን 2019 የታቀደውን የሌዘር ኮሙኒኬሽን ማሳያ (ኤልሲአርዲ) ሳተላይት ማምጠቅን ተከትሎ ሊቀየር ነው። ተልእኮው ወደፊት በጠፈር ውስጥ ያሉ የመገናኛ ዘዴዎች እንዴት እንደሚሰራ ማሳየት ነው።

LCRD በ NASA's Jet Propulsion Laboratory ከ MIT ሊንከን ላብራቶሪ ጋር በጥምረት እየተዘጋጀ ነው። ሁለት የኦፕቲካል ተርሚናሎች ይኖሩታል፡ አንደኛው በዝቅተኛ-ምድር ምህዋር ውስጥ ለሚደረጉ ግንኙነቶች፣ ሌላኛው ለጥልቅ ቦታ። የመጀመሪያው ዲፈረንሺያል ደረጃ Shift Keying (DPSK) መጠቀም ይኖርበታል። አስተላላፊው በ 2,88 GHz ድግግሞሽ የሌዘር ጥራዞችን ይልካል. ይህንን ቴክኖሎጂ በመጠቀም፣ እያንዳንዱ ቢት በተከታታይ የጥራጥሬዎች የደረጃ ልዩነት ይመሰረታል። በ 2,88 Gbps ፍጥነት መስራት ይችላል, ነገር ግን ይህ ብዙ ኃይል ይጠይቃል. ፈላጊዎች የ pulse ልዩነቶችን በከፍተኛ ሃይል ሲግናሎች ውስጥ ብቻ ነው የሚያውቁት፣ ስለዚህ DPSK ለምድር አቅራቢያ ለሚደረጉ ግንኙነቶች በጣም ጥሩ ይሰራል፣ ነገር ግን ሃይል ማከማቸት ችግር ያለበት ለጥልቅ ቦታ ምርጡ ዘዴ አይደለም። ከማርስ የተላከ ምልክት ወደ ምድር በደረሰ ጊዜ ሃይሉን ያጣል።ስለዚህ ኤልሲአርዲ የበለጠ ቀልጣፋ ቴክኖሎጂን በመጠቀም ፐልዝ ፋዝ ሞዱሌሽን በመጠቀም የጨረር ግንኙነቶችን በጥልቅ ህዋ ያሳያል።

የናሳ መሐንዲሶች LADEE ን ለሙከራ ያዘጋጃሉ።

እ.ኤ.አ. በ 2017 መሐንዲሶች የበረራ ሞደሞችን በሙቀት ቫኩም ክፍል ውስጥ ሞክረዋል

አብርሃም “በመሰረቱ ፎቶን መቁጠር ነው” ሲል ገልጿል። - ለግንኙነት የተመደበው አጭር ጊዜ በበርካታ ጊዜያት የተከፈለ ነው. መረጃ ለማግኘት በእያንዳንዱ ክፍተት ፎቶኖች ከአነፍናፊው ጋር መጋጨታቸውን በቀላሉ ማረጋገጥ ያስፈልግዎታል። መረጃው በFIM ውስጥ የሚቀመጠው በዚህ መንገድ ነው። ልክ እንደ ሞርስ ኮድ ነው፣ ግን እጅግ በጣም ፈጣን በሆነ ፍጥነት። ወይ በተወሰነ ቅጽበት ብልጭታ አለ ወይም የለም፣ እና መልእክቱ በተከታታይ ብልጭታዎች የተመሰጠረ ነው። "ይህ ከDPSK በጣም ቀርፋፋ ቢሆንም፣ እስከ ማርስ ድረስ በአስር ወይም በመቶዎች የሚቆጠሩ ሜጋ ባይት ኦፕቲካል ግንኙነቶችን አሁንም ማቅረብ እንችላለን" ሲል አብርሃም አክሏል።

በእርግጥ የ LCRD ፕሮጀክት እነዚህ ሁለት ተርሚናሎች ብቻ አይደሉም። በጠፈር ውስጥ እንደ የኢንተርኔት ማዕከል ሆኖ መስራት አለበት። በመሬት ላይ፣ ሶስት ጣቢያዎች ከኤልሲአርዲ ጋር ይሰራሉ፡ አንደኛው በኒው ሜክሲኮ በዋይት ሳንድስ፣ አንድ በካሊፎርኒያ ውስጥ በጠረጴዛ ማውንቴን እና አንድ በሃዋይ ደሴት ወይም ማዊ። ሃሳቡ መጥፎ የአየር ሁኔታ በአንደኛው ጣቢያ ላይ ከተከሰተ ከአንድ የመሬት ጣቢያ ወደ ሌላ መቀየር መሞከር ነው. ተልእኮው የኤልሲአርዲውን አፈጻጸም እንደ ዳታ ማስተላለፊያ ይፈትሻል። ከጣቢያዎቹ የአንዱ የኦፕቲካል ምልክት ወደ ሳተላይት ይላካል እና ወደ ሌላ ጣቢያ ይተላለፋል - ሁሉም በኦፕቲካል ማገናኛ።

ውሂቡ ወዲያውኑ ማስተላለፍ ካልተቻለ LCRD ያከማቻል እና እድሉ በሚፈጠርበት ጊዜ ያስተላልፋል። መረጃው አስቸኳይ ከሆነ ወይም በቦርዱ ማከማቻ ውስጥ በቂ ቦታ ከሌለ LCRD ወዲያውኑ በ Ka-band አንቴና በኩል ይልካል። ስለዚህ፣ ለወደፊት አስተላላፊ ሳተላይቶች ቀዳሚ፣ LCRD ድብልቅ የሬዲዮ ኦፕቲካል ሲስተም ይሆናል። ይህ በ2030ዎቹ የሰውን ልጅ ጥልቅ የጠፈር ምርምር የሚደግፍ የኢንተርፕላኔቶች ኔትወርክ ለመመስረት ናሳ በማርስ ዙሪያ ምህዋር ላይ ማስቀመጥ የሚያስፈልገው አይነት አሃድ ነው።

ማርስን በመስመር ላይ ማምጣት

ባለፈው አመት የአብርሃም ቡድን የጥልቀት ህዋ ግንኙነቶችን የወደፊት እጣ ፈንታ የሚገልጹ ሁለት ጽሑፎችን ጽፏል፣ እነዚህም በግንቦት 2019 በፈረንሳይ በስፔስ ኦፕስ ኮንፈረንስ ላይ ይቀርባሉ። አንዱ የጠለቀ የጠፈር ግንኙነቶችን በአጠቃላይ፣ ሌላኛው (“ማርስ ኢንተርፕላኔተሪ አውታረመረብ ለሰው ልጅ ፍለጋ ዘመን - ሊሆኑ የሚችሉ ችግሮች እና መፍትሄዎች") በቀይ ፕላኔት ላይ ለጠፈር ተጓዦች የበይነመረብ መሰል አገልግሎት መስጠት የሚችል መሠረተ ልማት ዝርዝር መግለጫ ይሰጣል።

ከፍተኛው አማካይ የውሂብ ማስተላለፍ ፍጥነት ግምቶች ለማውረድ ወደ 215 Mbit/s እና ለመስቀል 28 Mbit/s ነበር። የማርስ በይነመረብ ሶስት ኔትወርኮችን ያቀፈ ይሆናል፡- የገጽታ አሰሳ ቦታን የሚሸፍን ዋይፋይ፣ መረጃን ከምድር ወደ ምድር የሚያስተላልፍ የፕላኔቶች አውታረመረብ እና የምድር አውታረ መረብ ይህንን መረጃ ለመቀበል እና መልሶችን የመላክ ኃላፊነት ያለባቸው ሶስት ድረ-ገጾች ያሉት ጥልቅ የጠፈር ግንኙነት አውታር ነው። ማርስ

“እንዲህ አይነት መሠረተ ልማት ሲዘረጋ ብዙ ችግሮች አሉ። እስከ ማርስ 2,67 AU ባለው ከፍተኛ ርቀት ላይ እንኳን አስተማማኝ እና የተረጋጋ መሆን አለበት። በፀሀይ የላቀ ትስስር ወቅት፣ ማርስ ከፀሃይ ጀርባ ስትደበቅ” ይላል አብርሃም። እንዲህ ዓይነቱ ትስስር በየሁለት ዓመቱ የሚከሰት ሲሆን ከማርስ ጋር ያለውን ግንኙነት ሙሉ በሙሉ ያቋርጣል. "ዛሬ ይህንን መቋቋም አንችልም. በማርስ ላይ ያሉት ሁሉም የማረፊያ እና የምሕዋር ጣቢያዎች በቀላሉ ለሁለት ሳምንታት ከምድር ጋር ያለውን ግንኙነት ያጣሉ። በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን፣ በፀሐይ ግኑኝነት ምክንያት የሚደርሰው የግንኙነት ኪሳራ ከ10 እስከ 15 ሳምንታት የበለጠ ይሆናል። ለሮቦቶች እንደዚህ ያሉ ክፍተቶች በተለይ አስፈሪ አይደሉም. እንዲህ ዓይነቱ ማግለል ችግር አይፈጥርባቸውም, ምክንያቱም አሰልቺ አይሆኑም, ብቸኝነት አይሰማቸውም እና የሚወዷቸውን ሰዎች ማየት አያስፈልጋቸውም. ለሰዎች ግን ፍጹም የተለየ ነው.

“ስለዚህ ከማርስ ወለል በላይ 17300 ኪሎ ሜትር ርቆ በሚገኘው ክብ ኢኳቶሪያል ምህዋር ላይ የተቀመጡ ሁለት የምህዋር አስተላላፊዎች በንድፈ ሀሳብ እንዲሰሩ እንፈቅዳለን” ሲል አብርሃም ይቀጥላል። በጥናቱ መሰረት እያንዳንዳቸው 1500 ኪሎ ግራም የሚመዝኑ ሲሆን በኤክስ ባንድ፣ በካባንድ እና በኦፕቲካል ክልል ውስጥ የሚሰሩ ተርሚናሎች በቦርዱ ላይ እንዲኖራቸው እና ከ20-30 ኪሎ ዋት ኃይል ባለው የፀሐይ ኃይል ፓነሎች እንዲንቀሳቀሱ ተደርጓል። በኢንተርፕላኔቶች ኔትወርኮች ውስጥ የሚከሰቱትን ረጅም መዘግየቶች ለማስተናገድ የተነደፈውን የዘገየ ታጋሽ አውታረ መረብ ፕሮቶኮልን - በመሠረቱ TCP/IP መደገፍ አለባቸው። በአውታረ መረቡ ውስጥ የሚሳተፉ የምሕዋር ጣቢያዎች ከጠፈር ተጓዦች እና ተሽከርካሪዎች ጋር በፕላኔቷ ገጽ ላይ ፣ ከመሬት ጣቢያዎች እና እርስ በእርስ መገናኘት መቻል አለባቸው።

"ይህ የመስቀል ትስስር በጣም አስፈላጊ ነው ምክንያቱም መረጃን በ 250 ሜጋ ባይት በሰከንድ ለማስተላለፍ የሚያስፈልጉትን አንቴናዎች ብዛት ስለሚቀንስ ነው" ይላል አብርሃም። የእሱ ቡድን ግምት ከአንዱ የምሕዋር አስተላላፊዎች 250Mbps መረጃ ለመቀበል ስድስት ባለ 34 ሜትር አንቴናዎች እንደሚያስፈልግ ይገምታሉ። ይህ ማለት NASA በጥልቅ የጠፈር መገናኛ ጣቢያዎች ላይ ሶስት ተጨማሪ አንቴናዎችን መገንባት ያስፈልገዋል, ነገር ግን ለመገንባት አመታትን የሚወስዱ እና በጣም ውድ ናቸው. "ነገር ግን እኛ የምናስበው ሁለት የምሕዋር ጣቢያዎች መረጃውን በማጋራት በአንድ ጊዜ በ125 ሜጋ ባይት በሰከንድ መላክ የሚችሉ ሲሆን አንዱ አስተላላፊ ከዳታ ፓኬት ግማሹን ሲልክ ሌላኛው ደግሞ ሌላውን ይልካል።" ዛሬም ቢሆን የ34 ሜትር ጥልቀት ያለው የጠፈር ኮሙኒኬሽን አንቴናዎች በአንድ ጊዜ ከአራት የተለያዩ የጠፈር መንኮራኩሮች መረጃን በአንድ ጊዜ ይቀበላሉ ይህም ስራውን ለማጠናቀቅ ሶስት አንቴናዎች ያስፈልጋሉ። አብርሃም "ከተመሳሳይ የሰማይ አካባቢ ሁለት የ125Mbps ስርጭት መቀበል አንድ ስርጭትን ለመቀበል ተመሳሳይ የአንቴናዎች ብዛት ያስፈልገዋል" ሲል አብርሃም ያስረዳል። "ተጨማሪ አንቴናዎች የሚፈለጉት በከፍተኛ ፍጥነት መገናኘት ከፈለጉ ብቻ ነው።"

የሶላር ትስስር ችግርን ለመቋቋም የአብርሃም ቡድን አስተላላፊ ሳተላይት ወደ ኤል 4/ኤል 5 ነጥብ የፀሐይ-ማርስ/ፀሃይ-ምድር ምህዋር ለማምጠቅ ሀሳብ አቀረበ። ከዚያም፣በግንኙነት ጊዜያት፣በፀሐይ ዙሪያ መረጃን ለማስተላለፍ፣በሱ ውስጥ ምልክቶችን ከመላክ ይልቅ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። እንደ አለመታደል ሆኖ፣ በዚህ ጊዜ ውስጥ ፍጥነቱ ወደ 100 ኪባበሰ ይወርዳል። በቀላል አነጋገር, ይሰራል, ግን ያማል.

እስከዚያው ድረስ፣ ወደፊት በማርስ ላይ ያሉ የጠፈር ተመራማሪዎች የድመቷን ፎቶ ለመቀበል ከሶስት ደቂቃ በላይ መጠበቅ አለባቸው እንጂ እስከ 40 ደቂቃ የሚደርስ መዘግየቶች ሳይቆጠሩ። እንደ እድል ሆኖ፣ የሰው ልጅ ምኞት ከቀይ ፕላኔት የበለጠ ከመውሰዳችን በፊት፣ የኢንተርፕላኔቱ ኢንተርኔት ብዙ ጊዜ በደንብ ይሰራል።

ምንጭ: hab.com