“Radiotezliklərdə işləyən texnologiyanı təkmilləşdirmək üçün demək olar ki, heç bir yer yoxdur. Asan həllərin sonu"
26 noyabr 2018-ci il, Moskva vaxtı ilə saat 22:53-də NASA yenidən uğur qazandı - InSight zondu yenidən daxil olma, enmə və eniş manevrlərindən sonra Marsın səthinə uğurla endi və sonradan "altı yarım dəqiqəlik dəhşət" adlandırıldı. Uyğun bir təsvir, çünki NASA mühəndisləri Yer və Mars arasındakı əlaqədə təqribən 8,1 dəqiqə olan gecikmə səbəbindən kosmik zondun planetin səthinə uğurla endiyini dərhal bilə bilmədilər. Bu pəncərə zamanı InSight özünün daha müasir və güclü antenalarına etibar edə bilməzdi - hər şey köhnə UHF kommunikasiyalarından asılı idi (bu üsul çoxdan televiziya verilişləri və telsizlərdən tutmuş Bluetooh cihazlarına qədər hər şeydə istifadə olunur).
Nəticədə, InSight-ın vəziyyəti haqqında kritik məlumatlar 401,586 MHz tezliyi olan radio dalğalarında iki peykə ötürüldü -, WALL-E və EVE, daha sonra Yerdə yerləşən 8 metrlik antenalara 70 Kbps sürətlə məlumat ötürdü. Cubesatlar InSight ilə eyni raketdə buraxılıb və onlar enişi müşahidə etmək və məlumatları dərhal evə ötürmək üçün onu Marsa səyahətində müşayiət ediblər. kimi orbitə çıxan digər Mars gəmiləri (MRS), narahat vəziyyətdə idilər və əvvəlcə eniş aparatı ilə real vaxt mesajlaşma təmin edə bilmədilər. Bütün enişin hər biri iki eksperimental çamadan ölçülü Cubesatdan asılı olduğunu söyləmək olmaz, lakin MRS yalnız daha uzun bir gözləmədən sonra InSight-dan məlumatları ötürə biləcəkdi.
InSight enişi əslində NASA-nın bütün kommunikasiya arxitekturasını, "Mars Şəbəkəsini" sınaqdan keçirdi. Orbitdəki peyklərə ötürülən InSight eniş aparatının siqnalı, peyklər uğursuz olsa belə, onsuz da Yerə çatacaqdı. Ani məlumat ötürülməsi üçün WALL-E və EVE lazım idi və onlar bunu etdilər. Əgər bu Cubsatlar nədənsə işləməsəydi, MRS öz rolunu oynamağa hazır idi. Onların hər biri müxtəlif avadanlıqlardan ibarət müxtəlif terminallar vasitəsilə məlumat paketlərini yönləndirərək İnternetə bənzər şəbəkədə bir qovşaq kimi çıxış edirdi. Bu gün onlardan ən səmərəlisi 6 Mbit/s-ə qədər sürətlə məlumat ötürməyə qadir olan MRS-dir (və bu, planetlərarası missiyalar üçün hazırkı rekorddur). Bununla belə, NASA keçmişdə daha aşağı sürətlə işləməli olub və gələcəkdə daha sürətli məlumat ötürülməsinə ehtiyac duyacaq.
ISP kimi, NASA da İnternet istifadəçilərinə imkan verir real vaxtda kosmik gəmi ilə əlaqə.
Dərin Kosmos Şəbəkəsi
NASA-nın kosmosda artan iştirakı ilə getdikcə daha çox məkanı əhatə edən təkmilləşdirilmiş rabitə sistemləri daim peyda olur: əvvəlcə bu, aşağı Yer orbiti, sonra geosinxron orbit və Ay idi və tezliklə rabitə kosmosun dərinliyinə getdi. Hər şey 1-ci ildə amerikalılar tərəfindən uğurla orbitə buraxılan ilk peyk olan Explorer 1958-dən telemetriya almaq üçün Nigeriya, Sinqapur və Kaliforniyadakı ABŞ hərbi bazalarından istifadə edən kobud əl radiosu ilə başladı. Yavaş-yavaş, lakin şübhəsiz ki, bu əsas günümüzün qabaqcıl mesajlaşma sistemlərinə çevrildi.
NASA-nın Planetlərarası Şəbəkə Direktorluğunun strateji və sistemlərin proqnozlaşdırılması şöbəsinin rəhbəri Duqlas Abraham kosmosda mesajlaşma üçün müstəqil olaraq hazırlanmış üç şəbəkəni vurğulayır. Near Earth Network aşağı Yer orbitində kosmik gəmilərlə işləyir. "Bu, əsasən 9 m-dən 12 m-ə qədər olan bir sıra antenalardır. Bir neçə böyük var, 15 m-dən 18 m-ə qədər", - İbrahim deyir. Sonra Yerin geosinxron orbitinin üstündə bir neçə izləmə və məlumat peykləri (TDRS) var. "Onlar aşağı Yer orbitində peyklərə baxa və onlarla əlaqə qura və sonra bu məlumatı TDRS vasitəsilə yerə ötürə bilərlər" deyə Abraham izah edir. "Bu peyk məlumat ötürmə sistemi NASA kosmik şəbəkəsi adlanır."
Ancaq hətta TDRS də Ayın orbitindən çox kənara çıxan kosmik gəmi ilə digər planetlərlə əlaqə saxlamaq üçün kifayət etmədi. “Beləliklə, biz bütün günəş sistemini əhatə edən şəbəkə yaratmalı olduq. Bu da Dərin Kosmos Şəbəkəsi, DSN-dir,” Abraham deyir. Mars Şəbəkəsi bir uzantıdır .
Həcm və planları nəzərə alsaq, DSN sadalanan sistemlərin ən mürəkkəbidir. Əslində, bu, diametri 34 ilə 70 m arasında olan böyük antenalar dəstidir. Üç DSN saytının hər birində bir neçə 34 m antena və bir 70 m antena var. Bir sayt Qoldstounda (Kaliforniya), digəri Madrid (İspaniya) yaxınlığında, üçüncüsü isə Kanberrada (Avstraliya) yerləşir. Bu saytlar dünya ətrafında təxminən 120 dərəcə məsafədə yerləşir və geosinxron orbitdən kənarda olan bütün kosmik gəmiləri XNUMX/XNUMX əhatə edir.
34 m antenalar DSN-in əsas avadanlığıdır və iki növdə gəlir: köhnə yüksək effektiv antenalar və nisbətən yeni dalğa ötürücü antenalar. Fərq ondadır ki, dalğa ötürücü antennada siqnalları yeraltı idarəetmə otağına boru vasitəsilə əks etdirən beş dəqiq RF güzgüsü var, burada həmin siqnalları təhlil edən elektronika bütün müdaxilə mənbələrindən daha yaxşı qorunur. Fərdi və ya 34-2 qabdan ibarət qruplar halında işləyən 3 metrlik antenalar NASA-nın ehtiyac duyduğu rabitənin böyük hissəsini təmin edə bilir. Ancaq məsafələrin hətta bir neçə 34 m antena üçün çox uzun olduğu xüsusi hallarda, DSN rəhbərliyi 70 m canavarlardan istifadə edir.
İbrahim böyük antenalar haqqında deyir: "Onlar bir neçə halda mühüm rol oynayırlar". Birincisi, kosmik gəmi Yerdən o qədər uzaqdadır ki, daha kiçik bir qabdan istifadə edərək onunla əlaqə qurmaq mümkün olmayacaq. “Yaxşı nümunələr, artıq Plutondan çox uzaqlara uçmuş New Horizons missiyası və ya Günəş sistemindən kənarda olan Voyager kosmik gəmisi ola bilər. Yalnız 70 metrlik antenalar onlara çata və məlumatlarını Yerə çatdıra bilir "deyə Abraham izah edir.
70 metrlik qablar həmçinin kosmik gəmi orbitə giriş kimi planlaşdırılmış kritik vəziyyətə görə gücləndirici antenanı idarə edə bilmədikdə və ya nəsə çox səhv getdiyi üçün istifadə olunur. Məsələn, 70 metrlik antena Apollon 13-ü təhlükəsiz şəkildə Yerə qaytarmaq üçün istifadə edilib. O, həmçinin Neil Armstronqun məşhur “İnsan üçün kiçik bir addım, bəşəriyyət üçün nəhəng addım” xəttini mənimsədi. Və bu gün də DSN dünyanın ən qabaqcıl və həssas rabitə sistemi olaraq qalır. İbrahim xəbərdarlıq edir: «Lakin bir çox səbəblərə görə o, artıq öz həddi çatmışdır. “Radiotezliklərdə işləyən texnologiyanı təkmilləşdirmək üçün demək olar ki, heç bir yer yoxdur. Sadə həllər tükənir”.
Bir-birindən 120 dərəcə aralı üç yerüstü stansiya
Kanberrada DSN lövhələri
Madriddəki DSN kompleksi
Goldstone-da DSN
Reaktiv hərəkət laboratoriyasında idarəetmə otağı
Radio və ondan sonra gələnlər
Bu hekayə yeni deyil. Dərin kosmik rabitənin tarixi tezlikləri artırmaq və dalğa uzunluqlarını qısaltmaq üçün davamlı mübarizədən ibarətdir. Explorer 1 108 MHz tezliklərdən istifadə etdi. NASA daha sonra L-bandından 1-dən 2 GHz-ə qədər tezlikləri dəstəkləyən daha böyük, daha yaxşı qazanılmış antenalar təqdim etdi. Sonra 2-dən 4 GHz-ə qədər tezlikləri olan S diapazonunun növbəsi gəldi və sonra agentlik 7-11,2 GHz tezlikləri olan X diapazonuna keçdi.
Bu gün kosmik rabitə sistemləri yenidən dəyişikliklərə məruz qalır - indi onlar 26-40 GHz diapazonuna, Ka-zolağına keçirlər. "Bu tendensiyanın səbəbi odur ki, dalğa uzunluqları nə qədər qısa və tezliklər nə qədər yüksək olarsa, bir o qədər çox məlumat əldə edə bilərsiniz" dedi Abraham.
Tarixən NASA-da kommunikasiyanın inkişafı sürətinin kifayət qədər yüksək olduğunu nəzərə alsaq, nikbinliyin səbəbləri var. Jet Propulsion Laboratory-nin 2014-cü il tədqiqat məqaləsində müqayisə üçün aşağıdakı məhsuldarlıq məlumatlarına istinad edilir: Əgər biz tipik bir iPhone şəklini Yupiterdən Yerə köçürmək üçün Explorer 1-in kommunikasiya texnologiyalarından istifadə etsək, bu, indiki Kainatdan 460 dəfə uzun çəkərdi. 2-cı illərdən 4 və 1960-cü pionerlər 633 il çəkəcəkdilər. 000-ci ildəki Mariner 9 bunu 1971 saata edərdi. Bu gün MPC üç dəqiqə çəkəcək.
Yeganə problem, əlbəttə ki, kosmik gəmilər tərəfindən qəbul edilən məlumatların həcmi, ötürmə imkanlarının artımından daha sürətli olmasa da, eyni sürətlə artır. 40 ildən çox fəaliyyət göstərən Voyagers 1 və 2 5 TB məlumat istehsal etdi. 2020-ci ildə buraxılması planlaşdırılan NISAR Earth Science peyki ayda 85 TB məlumat istehsal edəcək. Yerin peykləri bunu etməyə kifayət qədər qadirdirsə, planetlər arasında belə bir həcmdə məlumat ötürmək tamamilə fərqli bir hekayədir. Hətta nisbətən sürətli MRS 85 il ərzində Yerə 20 TB məlumat ötürəcək.
"2020-ci illərin sonu və 2030-cu illərin əvvəllərində Marsın tədqiqi üçün təxmini məlumat ötürmə sürəti 150 Mbps və ya daha yüksək olacaq, ona görə də gəlin hesablama aparaq" deyə Abraham deyir. – Əgər bizdən Marsa maksimum məsafədə olan MPC sinifli kosmik gəmi Yerdəki 1 metrlik antenaya təxminən 70 Mbit/s sürət göndərə bilsə, 150 Mbit/s sürətlə əlaqə yaratmaq üçün 150 70 metrlik antena sırası tələb olunacaq. . Bəli, əlbəttə ki, bu absurd məbləği bir qədər azaltmağın ağıllı yollarını tapa bilərik, lakin problem açıq şəkildə mövcuddur: 150 Mbit / s sürətlə planetlərarası əlaqəni təşkil etmək olduqca çətindir. Bundan əlavə, icazə verilən tezliklərin spektri tükənmək üzrədir”.
Abrahamın nümayiş etdirdiyi kimi, S və ya X diapazonunda fəaliyyət göstərən 25 Mbit/s tutumlu tək missiya bütün mövcud spektri tutacaq. Ka-bandında daha çox yer var, lakin Marsın yalnız 150 Mbps bant genişliyinə malik iki peyki bütün spektri tutacaq. Sadə dillə desək, planetlərarası internetin işləməsi üçün radiodan daha çox şey tələb olunacaq – o, lazerlərə arxalanacaq.
Optik rabitənin yaranması
Lazerlər futuristik səslənir, lakin optik rabitə ideyası 1880-ci illərdə Alexander Graham Bell tərəfindən verilmiş bir patentdə izlənilə bilər. Bell, çox dar bir şüaya yönəldilmiş günəş işığının səslər səbəbiylə titrəyən əks etdirici diafraqmaya yönəldiyi bir sistem hazırladı. Vibrasiya obyektivdən kobud fotodetektora keçən işığın dəyişməsinə səbəb oldu. Fotodetektorun müqavimətindəki dəyişikliklər telefondan keçən cərəyanı dəyişdi.
Sistem qeyri-sabit idi, səs çox aşağı idi və Bell sonda bu fikri tərk etdi. Lakin təxminən 100 il sonra lazerlər və fiber optiklərlə silahlanmış NASA mühəndisləri həmin köhnə konsepsiyaya qayıdırlar.
"Biz RF sistemlərinin məhdudiyyətlərindən xəbərdar idik, buna görə də 1970-ci illərin sonu, 1980-ci illərin əvvəllərində JPL kosmik lazerlərdən istifadə edərək mesajların dərin kosmosdan ötürülməsi imkanlarını müzakirə etməyə başladı" dedi Abraham. Dərin kosmik optik rabitədə nəyin mümkün olduğunu və nəyin mümkün olmadığını daha yaxşı başa düşmək üçün laboratoriya 1980-ci illərin sonlarında Dərin Kosmik Relay Peyk Sistemi (DSRSS) adlı dörd illik bir araşdırmaya başladı. Tədqiqat kritik suallara cavab verməli idi: bəs hava və görmə problemləri (axı, radio dalğaları buludlardan asanlıqla keçə bilər, lazerlər keçə bilməz)? Günəş-Yer-zond bucağı çox kəskin olarsa? Yerdəki detektor zəif optik siqnalı günəş işığından fərqləndirəcəkmi? Və nəhayət, bütün bunlar nə qədər başa gələcək və buna dəyərmi? İbrahim etiraf edir: «Biz hələ də bu suallara cavab axtarırıq. "Lakin cavablar optik məlumatların ötürülməsi imkanlarını getdikcə daha çox təsdiqləyir."
DSRSS, Yer atmosferinin üstündəki nöqtənin optik və radio rabitəsi üçün ən uyğun olacağını təklif etdi. Orbital stansiyada quraşdırılan optik rabitə sisteminin simvolik 70 metrlik antenalar da daxil olmaqla istənilən yer arxitekturasından daha yaxşı işləyəcəyi iddia edilirdi. O, Yerə yaxın orbitdə 10 metrlik çanağı yerləşdirməli və sonra onu geosinxron vəziyyətə gətirməli idi. Bununla belə, çanaq, buraxılış raketi və beş istifadəçi terminalı olan peykdən ibarət belə bir sistemin qiyməti çox yüksək idi. Üstəlik, peyk sıradan çıxdıqda işə düşəcək lazımi köməkçi sistemin dəyəri də tədqiqata daxil edilməyib.
Bu sistem kimi, Laboratoriya DRSS ilə eyni vaxtda Laboratoriyada aparılan Yer Əsaslı Qabaqcıl Texnologiya Tədqiqatında (GBATS) təsvir edilən yer arxitekturasına baxmağa başladı. GBATS-də işləyən insanlar iki alternativ təkliflə çıxış etdilər. Birincisi, ekvator ətrafında bir-birindən 10 dərəcə aralıda yerləşən 60 metrlik antena və sayğac ehtiyat antenası olan altı stansiyanın quraşdırılmasıdır. İlin ən azı 66% günlərinin aydın olduğu dağ zirvələrində stansiyalar tikilməli idi. Beləliklə, 2-3 stansiya hər zaman istənilən kosmik gəmiyə görünəcək və onların fərqli hava şəraiti olacaq. İkinci seçim, üç qrupda qruplaşdırılmış və bir-birindən 120 dərəcə məsafədə yerləşən doqquz stansiyadır. Hər bir qrup daxilindəki stansiyalar bir-birindən 200 km məsafədə yerləşməlidir ki, onlar görmə xəttində olsunlar, lakin müxtəlif hava hüceyrələrində olsunlar.
Hər iki GBATS arxitekturası kosmik yanaşmadan daha ucuz idi, lakin onların da problemləri var idi. Birincisi, siqnallar Yer atmosferindən keçməli olduğu üçün gündüz qəbulu işıqlı səmaya görə gecə qəbulundan qat-qat pis olardı. Ağıllı tənzimləmələrə baxmayaraq, yerüstü optik stansiyalar hava şəraitindən asılı olacaq. Yer stansiyasını lazerlə hədəfləyən kosmik gəmi sonda pis hava şəraitinə uyğunlaşmalı və buludlarla örtülməyən başqa bir stansiya ilə əlaqəni bərpa etməli olacaq.
Bununla belə, problemlərdən asılı olmayaraq, DSRSS və GBATS layihələri NASA-da dərin kosmik optik sistemlərin və mühəndislərin müasir inkişaflarının nəzəri əsasını qoydu. Yalnız belə bir sistemi qurmaq və onun fəaliyyətini nümayiş etdirmək qaldı. Xoşbəxtlikdən, bu, cəmi bir neçə ay idi.
Layihənin icrası
O vaxta qədər kosmosda optik məlumat ötürülməsi artıq baş vermişdi. İlk sınaq 1992-ci ildə Qalileo zondu Yupiterə doğru hərəkət edərkən və 60 sm-lik Masa Dağları Rəsədxanası Teleskopu və 1,5 m USAF Starfire Optik Teleskopundan bir sıra lazer impulslarını uğurla qəbul etmək üçün yüksək ayırdetməli kamerasını Yerə doğru çevirən zaman edildi. Nyu Meksikoda. Həmin anda Qalileo Yerdən 1,4 milyon km uzaqda idi, lakin hər iki lazer şüası onun kamerasına dəydi.
Yaponiya və Avropa Kosmik Agentlikləri də Yerin orbitində yerüstü stansiyalar və peyklər arasında optik rabitə qura biliblər. Daha sonra onlar iki peyk arasında 50 Mbps əlaqə qura bildilər. Bir neçə il əvvəl bir Alman komandası Yer orbitindəki NFIRE peyki ilə İspaniyanın Tenerife şəhərindəki yer stansiyası arasında 5,6 Gbps koherent iki istiqamətli optik əlaqə qurdu. Lakin bütün bu hallar Yerə yaxın orbitlə bağlı idi.
Günəş sistemindəki başqa bir planet ətrafında orbitdə olan yer stansiyası ilə kosmik gəmini birləşdirən ilk optik əlaqə 2013-cü ilin yanvarında quraşdırılıb. Mona Lizanın 152 x 200 piksel ağ-qara şəkli NASA-nın Goddard Kosmik Uçuş Mərkəzindəki Yeni Nəsil Peyk Lazer Aralığı Stansiyasından Ayın Kəşfiyyat Orbiterinə (LRO) 300 bps sürətlə ötürülüb. Ünsiyyət birtərəfli idi. LRO Yerdən alınan görüntünü şərti radio vasitəsilə geri göndərdi. Şəkil bir az proqram xətası korreksiyasına ehtiyac duydu, lakin bu kodlaşdırma olmadan belə onu tanımaq asan idi. Və o zaman Aya daha güclü sistemin buraxılması artıq nəzərdə tutulmuşdu.
2013-cü ildə Lunar Reconnaissance Orbiter layihəsindən: Yer atmosferi tərəfindən təqdim edilən ötürmə xətalarını təmizləmək üçün (solda), Goddard Kosmik Uçuş Mərkəzinin alimləri CD və DVD-lərdə geniş şəkildə istifadə olunan Reed-Solomon səhvinin korreksiyasını (sağda) tətbiq etdilər. Tipik səhvlərə çatışmayan piksellər (ağ) və yanlış siqnallar (qara) daxildir. Ağ çubuq ötürmədə bir qədər fasilə olduğunu göstərir.
«» (LADEE) 6 oktyabr 2013-cü ildə Ayın orbitinə çıxdı və cəmi bir həftə sonra məlumatların ötürülməsi üçün özünün impulslu lazerini işə saldı. Bu dəfə NASA həmin istiqamətdə 20 Mbit/s, əks istiqamətdə isə 622 Mbit/s rekord sürətdə ikitərəfli rabitə təşkil etməyə çalışıb. Yeganə problem missiyanın qısa ömrü idi. Optik rabitə LRO cəmi bir neçə dəqiqə işlədi. LADEE öz lazeri ilə cəmi 16 gün ərzində 30 saat əlaqə saxladı. 2019-cu ilin iyun ayına planlaşdırılan Lazer Rabitə Nümayiş Peyki (LCRD) orbitə buraxıldıqda bu vəziyyət dəyişməlidir. Onun vəzifəsi kosmosda gələcək rabitə sistemlərinin necə işləyəcəyini göstərməkdir.
LCRD NASA-nın Reaktiv Sürmə Laboratoriyasında MIT-dəki Linkoln Laboratoriyası ilə əməkdaşlıqda hazırlanır. Onun iki optik terminalı olacaq: biri aşağı Yer orbitində rabitə üçün, digəri isə dərin kosmos üçün. Birincisi, diferensial faza keçid açarından (DPSK) istifadə etməli olacaq. Transmitter 2,88 GHz tezliyində lazer impulsları göndərəcək. Bu texnologiyadan istifadə edərək, hər bir bit ardıcıl impulsların faza fərqi ilə kodlanacaq. O, 2,88 Gbit/s sürətlə işləyə biləcək, lakin bunun üçün çoxlu güc tələb olunacaq. Detektorlar yalnız yüksək enerjili siqnallarda nəbz fərqlərini aşkar etməyə qadirdir, buna görə də DPSK Yerə yaxın rabitə ilə əla işləyir, lakin bu, enerjinin saxlanmasının problemli olduğu dərin məkan üçün ən yaxşı üsul deyil. Marsdan göndərilən siqnal Yerə çatmazdan əvvəl enerjisini itirəcək, buna görə də LCRD dərin kosmosla optik əlaqəni nümayiş etdirmək üçün daha səmərəli texnologiyadan, impuls-faza modulyasiyasından istifadə edəcək.
NASA mühəndisləri LADEE-ni sınaq üçün hazırlayırlar
2017-ci ildə mühəndislər termal vakuum kamerasında uçuş modemlərini sınaqdan keçirdilər
"Əsasən, fotonları saymaqdır" deyə İbrahim izah edir. – Rabitə üçün ayrılan qısa müddət bir neçə zaman seqmentinə bölünür. Məlumatı əldə etmək üçün sadəcə olaraq boşluqların hər birindəki fotonların detektorla toqquşduğunu yoxlamaq lazımdır. FIM-də məlumatlar belə kodlanır." Bu, Morze koduna bənzəyir, yalnız super sürətli sürətlə. Ya müəyyən bir anda yanıb-sönür, ya da yoxdur və mesaj flaşlar ardıcıllığı ilə kodlanır. "Bu, DPSK-dan daha yavaş olsa da, biz hələ də Marsa məsafədə onlarla və ya yüzlərlə Mbit / s sürətlə optik rabitə qura bilərik" deyə Abraham əlavə edir.
Təbii ki, LCRD layihəsi təkcə bu iki terminalla bağlı deyil. O, həm də kosmosda İnternet qovşağı kimi işləməlidir. Yerdə LCRD ilə işləyən üç stansiya olacaq: biri Nyu-Meksikoda White Sands, biri Kaliforniyadakı Table Mountain və biri Havay və ya Maui adalarında. İdeya stansiyaların birində pis hava şəraiti zamanı bir yerüstü stansiyadan digərinə keçidi sınaqdan keçirməkdir. Missiya həmçinin LCRD-nin məlumat ötürücü kimi işini sınaqdan keçirəcək. Stansiyalardan birinin optik siqnalı peykə gedəcək və sonra başqa stansiyaya ötürüləcək - və bütün bunlar optik rabitə vasitəsilə.
Məlumatı dərhal ötürmək mümkün deyilsə, LCRD onları saxlayacaq və mümkün olduqda köçürəcəkdir. Məlumat təcili olarsa və ya təyyarədə kifayət qədər yaddaş yeri yoxdursa, LCRD onu dərhal Ka-band antenası vasitəsilə göndərəcək. Beləliklə, gələcək ötürücü peyklərin xəbərçisi olan LCRD hibrid radio-optik sistem olacaq. Bu, 2030-cu illərdə insanların dərin kosmosda tədqiqini dəstəkləyən planetlərarası şəbəkə təşkil etmək üçün NASA-nın Mars ətrafında orbitə yerləşdirməli olduğu elə bir vahiddir.
Marsın onlayn olması
Keçən il ərzində Abrahamın komandası dərin kosmik kommunikasiyaların gələcəyini təsvir edən iki məqalə yazmışdır ki, bunlar 2019-cu ilin mayında Fransada keçiriləcək SpaceOps konfransında təqdim ediləcək. Biri ümumi olaraq dərin kosmik rabitəni, digəri isə (“digəri”“) Qırmızı Planetdə astronavtlar üçün İnternetə bənzər bir xidmət göstərə bilən infrastrukturun ətraflı təsvirini təklif etdi.
Ən yüksək orta məlumat sürəti yükləmə üçün 215 Mbit/s, yükləmə üçün isə 28 Mbit/s kimi qiymətləndirilib. Mars İnterneti üç şəbəkədən ibarət olacaq: səthdəki tədqiqat sahəsini əhatə edən WiFi, yerdən məlumat ötürən planetar şəbəkə və yerüstü şəbəkə, bu məlumatların qəbulu və cavabların göndərilməsi üçün məsul olan üç saytı olan dərin kosmik rabitə şəbəkəsi. Marsa qayıt.
“Belə bir infrastruktur yaradılarkən çoxlu problemlər yaranır. O, hətta Marsa maksimum 2,67 AB məsafəsində belə etibarlı və sabit olmalıdır. Mars Günəşin arxasında gizləndiyi zaman üstün günəş birləşmələri dövründə” İbrahim deyir. Belə birləşmə iki ildən bir baş verir və Marsla əlaqəni tamamilə pozur. “Bu gün biz bununla məşğul ola bilmərik. Marsda olan bütün eniş və orbital stansiyalar təxminən iki həftə ərzində Yerlə əlaqəni itirirlər. Optik rabitə ilə günəşə qoşulma səbəbindən rabitə itkisi daha da uzun, 10-15 həftə olacaq”. Robotlar üçün belə boşluqlar xüsusilə qorxulu deyil. Belə təcrid onlara problem yaratmır, çünki onlar sıxılmır, tənhalıq yaşamır, sevdiklərini görməyə ehtiyac duymurlar. Amma insanlar üçün bu, heç də belə deyil.
"Buna görə də biz nəzəri olaraq Marsın səthindən 17300 km hündürlükdə dairəvi ekvator orbitində yerləşdirilmiş iki orbital ötürücünün işə salınmasına icazə veririk", - İbrahim davam edir. Tədqiqata əsasən, onların hər birinin çəkisi 1500 kq, X diapazonunda, Ka diapazonunda və optik diapazonda işləyən terminallar dəsti daşımalı və 20-30 kVt gücündə günəş panelləri ilə təchiz edilməlidir. Onlar Gecikməyə Dözümlü Şəbəkə Protokolunu dəstəkləməlidirlər - mahiyyət etibarilə planetlərarası şəbəkələrin qaçılmaz olaraq yaşayacağı yüksək gecikmələri idarə etmək üçün nəzərdə tutulmuş TCP/IP. Şəbəkədə iştirak edən orbital stansiyalar planetin səthindəki astronavtlar və nəqliyyat vasitələri ilə, yer stansiyaları ilə və bir-biri ilə əlaqə qura bilməlidir.
"Bu qarşılıqlı əlaqə çox vacibdir, çünki 250 Mbit / s sürətlə məlumat ötürmək üçün tələb olunan antenaların sayını azaldır" dedi Abraham. Onun komandası təxmin edir ki, orbitdəki ötürücülərdən birindən 250 Mbit/s məlumat almaq üçün 34 metrlik altı antena sırası lazım olacaq. Bu o deməkdir ki, NASA dərin kosmik rabitə sahələrində əlavə üç anten qurmalı olacaq, lakin bunların tikintisi illər tələb edir və olduqca bahalıdır. "Ancaq biz düşünürük ki, iki orbital stansiya məlumatları öz aralarında paylaşa və eyni vaxtda 125 Mbit/s sürətlə göndərə bilər, burada bir ötürücü məlumat paketinin yarısını, digəri isə digərini göndərəcək", - Abraham deyir. . Bu gün də 34 metr dərinlikdə kosmos rabitəsi antenaları eyni vaxtda dörd müxtəlif kosmik gəmidən məlumatları qəbul edə bilir və nəticədə tapşırığı yerinə yetirmək üçün üç antena ehtiyac yaranır. Abraham izah edir: "Göyün eyni sahəsindən iki 125 Mbps ötürülməsi qəbul etmək üçün bir ötürülmə qəbul etmək üçün lazım olan sayda antena lazımdır". "Daha çox antena yalnız daha yüksək sürətlə əlaqə saxlamağınız lazım olduqda lazımdır."
Günəşə qoşulma problemini həll etmək üçün Abrahamın komandası Günəş-Mars/Günəş-Yer orbitinin L4/L5 nöqtələrinə ötürücü peyk buraxmağı təklif etdi. Sonra əlaqə dövrlərində Günəş vasitəsilə siqnal göndərmək əvəzinə, onun ətrafında məlumat ötürmək üçün istifadə edilə bilər. Təəssüf ki, bu müddət ərzində sürət 100 Kbps-ə düşəcək. Sadəcə olaraq, işləyəcək, amma pisdir.
Bu arada, Marsda astronavt olmaq istəyənlər, 40 dəqiqəyə qədər olan gecikmələri nəzərə almasaq, bir pişik balasının şəklini almaq üçün üç dəqiqədən bir qədər çox gözləməli olacaqlar. Xoşbəxtlikdən, bəşəriyyətin ambisiyaları bizi Qırmızı Planetdən də uzağa aparan zaman, planetlərarası internet çox vaxt çox yaxşı işləyəcək.
Mənbə: www.habr.com