"Hapit wala'y bisan diin aron mapaayo ang teknolohiya nga molihok sa mga frequency sa radyo. Sayon nga mga Solusyon Katapusan"
Niadtong Nobyembre 26, 2018 sa alas 22:53 sa gabii sa Moscow, milampos pag-usab ang NASA - ang InSight probe malampusong mitugpa sa ibabaw sa Mars human sa reentry, descent ug landing maniobra, nga sa ulahi gitawag nga "unom ug tunga ka minuto nga kalisang." Usa ka haom nga paghulagway, tungod kay ang mga inhenyero sa NASA dili dayon mahibal-an kung ang space probe malampuson nga mitugpa sa nawong sa planeta, tungod sa paglangan sa oras sa komunikasyon tali sa Yuta ug Mars, nga gibana-bana nga 8,1 ka minuto. Atol sa kini nga bintana, ang InSight dili makasalig sa labi ka moderno ug kusgan nga mga antenna - ang tanan nagdepende sa karaan nga mga komunikasyon sa UHF (kini nga pamaagi dugay nang gigamit sa tanan gikan sa mga sibya sa TV ug mga walkie-talkie hangtod sa mga aparato nga Bluetooh).
Ingon usa ka sangputanan, ang kritikal nga datos sa estado sa InSight gipasa sa mga balud sa radyo nga adunay frequency nga 401,586 MHz sa duha ka satellite -, WALL-E ug EVE, nga dayon nagpadala sa datos sa gikusgon nga 8 Kbps ngadto sa 70-meter antenna nga nahimutang sa Yuta. Ang Cubesats gilusad sa samang rocket sama sa InSight, ug giubanan nila kini sa panaw niini ngadto sa Mars aron maobserbahan ang pag-landing ug ipadala dayon ang datos sa balay. Ang ubang mga barko nga naglibot sa Martian, sama sa (MRS), naa sa dili komportable nga posisyon ug dili makahatag ug real-time nga mensahe sa lander. Dili sa pag-ingon nga ang tibuok landing nagdepende sa duha ka eksperimental nga maleta-kadako nga Cubesats matag usa, apan ang MRS makahimo lamang sa pagpadala sa data gikan sa InSight human sa mas taas nga paghulat.
Ang pag-landing sa InSight sa tinuud nagbutang sa tibuuk nga arkitektura sa komunikasyon sa NASA, "ang Mars Network", sa pagsulay. Ang signal gikan sa InSight lander, nga gipasa ngadto sa nag-orbit nga mga satelayt, makaabot gihapon sa Yuta, bisan kung ang mga satelayt napakyas. Ang WALL-E ug EVE gikinahanglan alang sa dali nga pagbalhin sa impormasyon, ug gibuhat nila kini. Kung kini nga mga Cubsats wala molihok tungod sa usa ka hinungdan, ang MRS andam sa pagdula sa ilang papel. Ang matag usa kanila naglihok isip usa ka node sa usa ka network nga sama sa Internet, nag-routing sa mga data packet pinaagi sa lain-laing mga terminal nga gilangkoban sa lain-laing mga ekipo. Karon, ang labing episyente niini mao ang MRS, nga makahimo sa pagpadala sa datos sa gikusgon nga hangtod sa 6 Mbps (ug kini ang kasamtangan nga rekord alang sa interplanetary nga mga misyon). Bisan pa, ang NASA kinahanglan nga molihok sa labi ka hinay nga tulin sa nangagi - ug magkinahanglan labi ka paspas nga pagbalhin sa datos sa umaabot.
Sama sa imong ISP, gitugotan sa NASA ang mga tiggamit sa Internet komunikasyon uban sa spacecraft sa tinuod nga panahon.
Lawom nga Space Network
Uban sa nagkadaghang presensya sa NASA sa kawanangan, ang gipaayo nga mga sistema sa komunikasyon kanunay nga nagpakita, nga naglangkob sa dugang ug dugang nga wanang: una kini mao ang ubos nga orbit sa Yuta, dayon ang geosynchronous nga orbit ug ang Bulan, ug sa wala madugay ang mga komunikasyon miadto sa kawanangan. Nagsugod ang tanan sa usa ka krudo nga handheld radio nga migamit sa mga base militar sa US sa Nigeria, Singapore, ug California aron makadawat og telemetry gikan sa Explorer 1, ang unang satellite nga malampusong gilusad sa mga Amerikano niadtong 1958. Sa hinay-hinay apan sigurado, kini nga sukaranan milambo sa mga advanced nga sistema sa pagmemensahe karon.
Si Douglas Abraham, pangulo sa estratehiko ug sistema sa pagtagna sa Interplanetary Network Directorate sa NASA, nagpasiugda sa tulo ka independenteng naugmad nga mga network alang sa pagmemensahe sa kawanangan. Ang Near Earth Network naglihok uban sa spacecraft sa ubos nga Earth orbit. "Kini usa ka set sa mga antenna, kasagaran 9m hangtod 12m. Adunay pipila nga dagko, 15m hangtod 18m," ingon ni Abraham. Unya, sa ibabaw sa geosynchronous orbit sa Yuta, adunay daghang tracking ug data satellites (TDRS). “Mahimo nilang tan-awon ang mga satelayt sa ubos nga orbit sa Yuta ug makigkomunikar kanila, ug dayon ipadala kini nga impormasyon pinaagi sa TDRS ngadto sa yuta,” misaysay si Abraham. "Kini nga satellite data transmission system gitawag nga NASA space network."
Apan bisan ang TDRS dili igo aron makigkomunikar sa usa ka spacecraft nga milabaw pa sa orbito sa Bulan ngadto sa ubang mga planeta. "Mao nga kinahanglan namon nga maghimo usa ka network nga naglangkob sa tibuuk nga sistema sa solar. Ug kini ang Deep Space Network, DSN, ”miingon si Abraham. Ang Martian Network kay usa ka extension .
Gihatag ang gilapdon ug mga plano, ang DSN mao ang labing komplikado sa mga nalista nga sistema. Sa tinuud, kini usa ka hugpong sa dagkong mga antena, gikan sa 34 hangtod 70 m ang diyametro. Ang matag usa sa tulo ka DSN site adunay daghang 34m antenna ug usa ka 70m antenna. Ang usa ka site nahimutang sa Goldstone (California), ang lain duol sa Madrid (Spain), ug ang ikatulo sa Canberra (Australia). Kini nga mga site nahimutang sa gibana-bana nga 120 degrees ang gilay-on sa tibuok kalibutan, ug naghatag og XNUMX/XNUMX nga coverage alang sa tanang spacecraft gawas sa geosynchronous orbit.
Ang 34m nga mga antenna mao ang kinauyokan nga kagamitan sa DSN ug adunay duha ka klase: daan nga taas nga kahusayan nga mga antenna ug medyo bag-o nga mga waveguide antenna. Ang kalainan mao nga ang waveguide antenna adunay lima ka tukma nga RF nga mga salamin nga nagpakita sa mga signal sa usa ka tubo ngadto sa usa ka underground control room, diin ang mga electronics nga nag-analisar sa mga signal mas maayo nga gipanalipdan gikan sa tanan nga mga tinubdan sa pagpanghilabot. Ang 34-metros nga mga antenna, nga nagtrabaho sa tagsa-tagsa o sa mga grupo sa 2-3 nga mga pinggan, makahatag sa kadaghanan sa komunikasyon nga gikinahanglan sa NASA. Apan alang sa mga espesyal nga kaso diin ang mga distansya mahimong taas kaayo bisan sa pipila ka 34m nga antenna, ang pagdumala sa DSN naggamit sa 70m nga mga monsters.
"Kini adunay hinungdanon nga papel sa daghang mga kaso," ingon ni Abraham bahin sa dagkong mga antena. Ang una mao kung ang spacecraft layo kaayo sa Yuta nga imposible nga matukod ang komunikasyon niini gamit ang usa ka gamay nga pinggan. "Ang maayong mga pananglitan mao ang New Horizons nga misyon, nga milupad na sa layo pa sa Pluto, o ang Voyager spacecraft, nga anaa sa gawas sa solar system. Ang 70-metros nga mga antenna ra ang makahimo sa pag-agi sa kanila ug paghatud sa ilang datos sa Yuta, ”gipasabut ni Abraham.
Ang 70-metros nga mga pinggan gigamit usab kung ang spacecraft dili makahimo sa pag-operate sa booster antenna, tungod sa usa ka giplano nga kritikal nga kahimtang sama sa pagsulod sa orbital, o tungod kay adunay usa ka sayup. Ang 70-metros nga antenna, pananglitan, gigamit aron luwas nga ibalik ang Apollo 13 sa Yuta. Gisagop usab niya ang sikat nga linya ni Neil Armstrong, "Usa ka gamay nga lakang alang sa tawo, usa ka higante nga lakang alang sa katawhan." Ug bisan karon, ang DSN nagpabilin nga labing abante ug sensitibo nga sistema sa komunikasyon sa kalibutan. “Apang sa madamo nga rason, nakalab-ot na ini sa iya limitasyon,” paandam ni Abraham. "Hapit wala'y bisan diin aron mapaayo ang teknolohiya nga molihok sa mga frequency sa radyo. Ang yano nga mga solusyon nahurot na."
Tulo ka ground station nga 120 degrees ang gilay-on
DSN plates sa Canberra
DSN complex sa Madrid
DSN sa Goldstone
Control room sa Jet Propulsion Laboratory
Radio ug unsa ang sunod niini
Kini nga istorya dili bag-o. Ang kasaysayan sa lawom nga komunikasyon sa kawanangan naglangkob sa kanunay nga pakigbisog aron madugangan ang mga frequency ug mub-an ang mga wavelength. Gigamit sa Explorer 1 ang mga frequency nga 108 MHz. Gipaila dayon sa NASA ang mas dako, mas maayo nga nakuha nga mga antenna nga nagsuporta sa mga frequency gikan sa L-band, gikan sa 1 ngadto sa 2 GHz. Dayon miabut ang turno sa S-band, nga adunay mga frequency gikan sa 2 ngadto sa 4 GHz, ug dayon ang ahensya mibalhin ngadto sa X-band, nga adunay mga frequency nga 7-11,2 GHz.
Karon, ang mga sistema sa komunikasyon sa wanang nagbag-o na usab - karon sila mibalhin sa 26-40 GHz band, ang Ka-band. "Ang hinungdan niini nga uso mao nga ang mas mubo nga mga wavelength ug mas taas ang mga frequency, mas daghang data rate ang imong makuha," miingon si Abraham.
Adunay mga hinungdan sa pagkamalaumon, tungod kay sa kasaysayan ang katulin sa pag-uswag sa komunikasyon sa NASA taas kaayo. Usa ka 2014 research paper gikan sa Jet Propulsion Laboratory naghisgot sa mosunod nga throughput data alang sa pagtandi: kung gigamit namo ang mga teknolohiya sa komunikasyon sa Explorer 1 aron ibalhin ang usa ka tipikal nga litrato sa iPhone gikan sa Jupiter ngadto sa Yuta, mokabat kini og 460 ka pilo nga mas taas kay sa kasamtangang edad Universe. Ang mga payunir 2 ug 4 gikan sa 1960s mokabat ug 633 ka tuig. Ang Mariner 000 gikan sa 9 mahimo unta kini sa 1971 ka oras. Karong adlawa molanat og tulo ka minuto ang MPC.
Ang bugtong problema, siyempre, mao nga ang gidaghanon sa mga datos nga nadawat sa spacecraft motubo sama ka paspas, kung dili mas paspas kay sa pagtubo sa mga kapabilidad sa transmission. Kapin sa 40 ka tuig nga operasyon, ang Voyagers 1 ug 2 nagpatunghag 5 TB nga impormasyon. Ang satellite sa NISAR Earth Science, nga gikatakda nga ilunsad sa 2020, makagama ug 85 TB nga datos matag bulan. Ug kung ang mga satellite sa Yuta makahimo niini, ang pagbalhin sa ingon nga gidaghanon sa datos tali sa mga planeta usa ka lahi nga istorya. Bisan ang medyo paspas nga MRS magpadala ug 85 TB nga datos sa Yuta sulod sa 20 ka tuig.
"Ang gibanabana nga rate sa pagbalhin sa datos alang sa eksplorasyon sa Mars sa ulahing bahin sa 2020s ug sa sayong bahin sa 2030s mahimong 150 Mbps o mas taas pa, busa buhaton naton ang matematika," ingon ni Abraham. – Kung ang usa ka MPC-class nga spacecraft sa pinakataas nga gilay-on gikan kanato ngadto sa Mars makapadala ug mga 1 Mbps ngadto sa 70-metros nga antenna sa Yuta, nan ang usa ka han-ay sa 150 150-metros nga mga antenna gikinahanglan aron makatukod og komunikasyon sa gikusgon nga 70 Mbps . Oo, siyempre, makahimo kita og maalamon nga mga paagi aron gamay nga makunhuran kining dili makatarunganon nga kantidad, apan ang problema klaro nga anaa: ang pag-organisar sa interplanetary nga komunikasyon sa gikusgon nga 150 Mbps lisud kaayo. Dugang pa, nahutdan na kami sa spectrum sa gitugotan nga mga frequency. ”
Sama sa gipakita ni Abraham, nga naglihok sa S o X nga banda, usa ka misyon nga adunay kapasidad nga 25 Mbps ang mag-okupar sa tibuuk nga magamit nga spectrum. Adunay dugang nga wanang sa Ka-band, apan duha ra ka satellite sa Mars nga adunay bandwidth nga 150 Mbps ang mag-okupar sa tibuuk nga spectrum. Sa yanong pagkasulti, ang interplanetary nga internet magkinahanglan ug labaw pa sa radyo aron moandar – magsalig kini sa mga laser.
Ang pag-abut sa optical nga komunikasyon
Ang mga laser daw futuristic, apan ang ideya sa optical communications masubay balik sa patente nga gisang-at ni Alexander Graham Bell niadtong 1880s. Naghimo ang Bell og usa ka sistema diin ang kahayag sa adlaw, nga naka-focus sa usa ka pig-ot kaayo nga sinag, gitumong ngadto sa usa ka reflective diaphragm nga nag-vibrate tungod sa mga tingog. Ang mga vibrations nagpahinabog mga kalainan sa kahayag nga moagi sa lente ngadto sa krudo nga photodetector. Ang mga pagbag-o sa resistensya sa photodetector nagbag-o sa kasamtangan nga nagdagayday sa telepono.
Ang sistema dili lig-on, ang volume gamay kaayo, ug si Bell sa kadugayan mibiya niini nga ideya. Apan dul-an sa 100 ka tuig ang milabay, armado sa mga laser ug fiber optics, ang mga inhenyero sa NASA mibalik sa karaang konsepto.
"Nakahibalo kami sa mga limitasyon sa mga sistema sa RF, mao nga sa ulahing bahin sa 1970s, sayo sa 1980s, ang JPL nagsugod sa paghisgot sa posibilidad sa pagpadala sa mga mensahe gikan sa lawom nga kawanangan gamit ang mga laser sa kawanangan," miingon si Abraham. Aron mas masabtan kung unsa ang mahimo ug dili mahimo sa lawom nga mga komunikasyon sa optical nga wanang, ang lab nagsugo sa usa ka upat ka tuig nga pagtuon, ang Deep Space Relay Satellite System (DSRSS), kaniadtong ulahing bahin sa 1980s. Ang pagtuon kinahanglan nga motubag sa mga kritikal nga mga pangutana: unsa man ang bahin sa panahon ug mga problema sa panan-aw (pagkahuman, ang mga balud sa radyo dali nga moagi sa mga panganod, samtang ang mga laser dili)? Unsa kaha kon ang anggulo sa Sun-Earth-probe mahimong hait kaayo? Makaila ba ang usa ka detector sa Yuta sa usa ka huyang nga optical signal gikan sa kahayag sa adlaw? Ug sa katapusan, pila ang gasto niining tanan ug takus ba kini? “Nagapangita gihapon kami sing mga sabat sa sining mga pamangkot,” siling ni Abraham. "Bisan pa, ang mga tubag labi nga nagpamatuod sa posibilidad sa optical data transmission."
Gisugyot sa DSRSS nga ang usa ka punto sa ibabaw sa atmospera sa Yuta labing angay alang sa komunikasyon sa optical ug radyo. Giangkon nga ang optical communications system nga na-install sa orbital station motrabaho nga mas maayo kay sa bisan unsang terrestrial architecture, lakip ang iconic 70-meter antennas. Nagbutang unta kini og 10-metros nga dish sa duol-Earth orbit, ug dayon ipataas kini ngadto sa geosynchronous. Bisan pa, ang gasto sa ingon nga sistema - nga gilangkuban sa usa ka satellite nga adunay usa ka pinggan, usa ka paglansad nga rocket ug lima nga mga terminal sa tiggamit - dili kaayo. Dugang pa, ang pagtuon wala gani maglakip sa gasto sa gikinahanglan nga auxiliary system, nga magamit sa panahon sa usa ka satellite failure.
Ingon nga kini nga sistema, ang Lab nagsugod sa pagtan-aw sa arkitektura sa yuta nga gihulagway sa Ground Based Advanced Technology Study (GBATS) nga gihimo sa Lab sa parehas nga oras sa DRSS. Ang mga tawo nga nagtrabaho sa GBATS adunay duha ka alternatibo nga mga sugyot. Ang una mao ang pag-instalar sa unom ka mga estasyon nga adunay 10-metros nga antenna ug metro nga ekstrang mga antenna, nga nahimutang 60 degrees ang gilay-on gikan sa usag usa palibot sa ekwador. Ang mga estasyon kinahanglan nga tukuron sa mga taluktok sa bukid, diin labing menos 66% sa mga adlaw sa tuig klaro. Sa ingon, ang 2-3 nga mga estasyon kanunay nga makita sa bisan unsang spacecraft, ug kini adunay lainlaing panahon. Ang ikaduha nga kapilian mao ang siyam ka estasyon, gigrupo sa tulo ka grupo, ug nahimutang 120 degrees gikan sa usag usa. Ang mga estasyon sulod sa matag grupo kinahanglang mahimutang ug 200 km ang gilay-on aron sila anaa sa linya sa panan-aw, apan sa lain-laing mga selyula sa panahon.
Ang duha ka arkitektura sa GBATS mas barato kaysa sa pamaagi sa wanang, apan sila usab adunay mga problema. Una, tungod kay ang mga signal kinahanglan nga moagi sa atmospera sa Yuta, ang pagdawat sa adlaw mas grabe pa kaysa pagdawat sa gabii tungod sa nagdan-ag nga kalangitan. Bisan pa sa maalamon nga paghan-ay, ang ground-based optical stations magdepende sa panahon. Ang usa ka spacecraft nga nagpunting sa usa ka laser sa usa ka ground station sa kadugayan kinahanglan nga mopahiangay sa dili maayo nga kahimtang sa panahon ug magtukod pag-usab sa komunikasyon sa laing estasyon nga wala matabonan sa mga panganod.
Bisan pa, bisan unsa pa ang mga problema, ang mga proyekto sa DSRSS ug GBATS nagbutang sa teoretikal nga pundasyon alang sa lawom nga mga optical system ug modernong mga kalamboan sa mga inhenyero sa NASA. Nagpabilin lamang kini sa pagtukod sa ingon nga sistema ug pagpakita sa pasundayag niini. Maayo na lang, pipila na lang ka bulan ang milabay.
Pagpatuman sa proyekto
Niadtong panahona, ang optical data transmission sa kawanangan nahitabo na. Ang unang pagsulay gihimo niadtong 1992 sa dihang ang Galileo probe nagpadulong sa Jupiter ug niliko sa iyang high-resolution nga camera paingon sa Yuta aron malampusong makadawat og usa ka set sa laser pulses gikan sa 60 cm Table Mountain Observatory Telescope ug sa 1,5 m USAF Starfire Optical Telescope. sa New Mexico. Niadtong higayuna, si Galileo kay 1,4 milyones ka kilometro gikan sa Yuta, apan ang duha ka laser beam naigo sa iyang camera.
Ang Japanese ug European Space Agencies nakahimo usab sa pagtukod og optical communications tali sa ground stations ug satellites sa Earth's orbit. Nakahimo sila og 50 Mbps nga koneksyon tali sa duha ka satellite. Pipila ka tuig ang milabay, usa ka German nga team ang nagtukod ug 5,6 Gbps coherent bi-directional optical link tali sa NFIRE satellite sa Earth orbit ug ground station sa Tenerife, Spain. Apan kining tanan nga mga kaso nalangkit sa duol-Earth orbit.
Ang labing una nga optical link nga nagkonektar sa usa ka ground station ug usa ka spacecraft sa orbit sa palibot sa laing planeta sa solar system na-install kaniadtong Enero 2013. Usa ka 152 x 200 pixel nga itom ug puti nga imahe sa Mona Lisa ang gipasa gikan sa Next Generation Satellite Laser Range Station sa Goddard Space Flight Center sa NASA ngadto sa Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) sa 300 bps. Ang komunikasyon kay one-way. Gipadala sa LRO ang imahe nga nadawat gikan sa Yuta balik pinaagi sa naandan nga radyo. Ang imahe nanginahanglan gamay nga pagtul-id sa sayup sa software, apan bisan kung wala kini nga pag-encode dali ra mailhan. Ug niadtong panahona, giplano na ang paglusad sa mas gamhanang sistema sa Bulan.
Gikan sa proyekto sa Lunar Reconnaissance Orbiter sa 2013: Aron malimpyohan ang mga sayup sa transmission nga gipaila sa atmospera sa Yuta (wala), ang mga siyentipiko sa Goddard Space Flight Center nag-apply sa Reed-Solomon error correction (tuo), nga gigamit kaayo sa mga CD ug DVD. Ang kasagarang mga sayop naglakip sa nawala nga mga pixel (puti) ug bakak nga mga signal (itom). Ang puti nga bar nagpaila sa usa ka gamay nga paghunong sa transmission.
«»(LADEE) misulod sa orbito sa bulan niadtong Oktubre 6, 2013, ug usa ka semana ang milabay gilusad ang iyang pulsed laser alang sa pagpasa sa datos. Niining higayona, ang NASA misulay sa pag-organisar sa duha ka paagi nga komunikasyon sa gikusgon nga 20 Mbps sa maong direksyon ug usa ka record speed nga 622 Mbps sa atbang nga direksyon. Ang bugtong problema mao ang mubo nga kinabuhi sa misyon. Ang Optical communication LRO nagtrabaho sulod lang sa pipila ka minuto. Si LADEE nakigkomunikar sa iyang laser sulod sa 16 ka oras sulod sa total nga 30 ka adlaw. Kini nga sitwasyon kinahanglan nga mausab sa diha nga ang Laser Communications Demonstration Satellite (LCRD) gilansad, nga gikatakda sa Hunyo 2019. Ang tahas niini mao ang pagpakita kung giunsa ang umaabot nga mga sistema sa komunikasyon sa kawanangan.
Ang LCRD gipalambo sa Jet Propulsion Laboratory sa NASA sa kolaborasyon sa Lincoln Laboratory sa MIT. Kini adunay duha ka optical terminal: ang usa alang sa komunikasyon sa ubos nga orbit sa Yuta, ang lain alang sa lawom nga wanang. Ang una kinahanglan nga mogamit sa differential phase shift keying (DPSK). Ang transmitter magpadala ug laser pulse sa frequency nga 2,88 GHz. Gamit kini nga teknolohiya, ang matag bit ma-encode sa phase difference sa sunud-sunod nga mga pulso. Mahimo kini nga molihok sa 2,88 Gbps, apan magkinahanglan kini og daghang gahum. Ang mga detektor makahimo lamang sa pag-ila sa mga kalainan sa pulso sa mga signal nga adunay taas nga enerhiya, mao nga ang DPSK nagtrabaho nga maayo sa duol-Earth nga mga komunikasyon, apan dili kini ang pinakamaayo nga paagi alang sa lawom nga kawanangan, diin ang pagtipig sa enerhiya adunay problema. Ang signal nga gipadala gikan sa Mars mawad-an og enerhiya sa dili pa kini makaabot sa Yuta, busa ang LCRD mogamit ug mas episyente nga teknolohiya, pulse-phase modulation, aron ipakita ang optical communication sa lawom nga kawanangan.
Ang mga inhenyero sa NASA nag-andam sa LADEE alang sa pagsulay
Sa 2017, gisulayan sa mga inhenyero ang mga modem sa paglupad sa usa ka thermal vacuum chamber
“Sa panguna, kini nag-ihap sa mga photon,” misaysay si Abraham. - Ang mubo nga panahon nga gigahin alang sa komunikasyon gibahin sa daghang mga bahin sa oras. Aron makuha ang datos, kinahanglan nimo nga susihon kung ang mga photon sa matag usa sa mga kal-ang nabangga sa detector. Ingon niini ang pag-encode sa datos sa FIM. Kini sama sa Morse code, sa labing paspas nga tulin. Mahimong adunay usa ka flash sa usa ka piho nga higayon, o wala, ug ang mensahe gi-encode pinaagi sa usa ka han-ay sa mga flash. “Samtang kini mas hinay kay sa DPSK, makatukod gihapon kitag mga optical nga komunikasyon sa gikusgon nga napulo o gatosan ka Mbps hangtod sa Mars,” midugang si Abraham.
Siyempre, ang proyekto sa LCRD dili lamang mahitungod niining duha ka mga terminal. Kinahanglan usab kini nga molihok isip usa ka Internet node sa kawanangan. Sa yuta, adunay tulo ka mga istasyon nga naglihok sa LCRD: usa sa White Sands sa New Mexico, usa sa Table Mountain sa California, ug usa sa isla sa Hawaii o Maui. Ang ideya mao ang pagsulay sa pagbalhin gikan sa usa ka ground station ngadto sa lain kung adunay dili maayo nga panahon sa usa sa mga istasyon. Susihon usab sa misyon ang operasyon sa LCRD isip data transmitter. Ang optical signal gikan sa usa sa mga estasyon moadto sa satellite ug dayon ipadala sa laing estasyon - ug kining tanan pinaagi sa optical communication.
Kung dili mahimo nga mabalhin dayon ang datos, ang LCRD magtipig niini ug ibalhin kini kung mahimo. Kung ang datos dinalian, o walay igo nga storage space sa board, ipadala dayon kini sa LCRD pinaagi sa Ka-band antenna niini. Mao nga, ang pasiuna sa umaabot nga mga satelayt sa transmitter, ang LCRD mahimong usa ka hybrid nga radio-optical nga sistema. Kini gyud ang klase sa yunit nga kinahanglan ibutang sa NASA sa orbit sa palibot sa Mars aron maorganisar ang usa ka interplanetary network nga nagsuporta sa pagsuhid sa tawo sa lawom nga wanang sa 2030s.
Pagdala sa Mars online
Sa miaging tuig, ang team ni Abraham nagsulat og duha ka papel nga naghulagway sa kaugmaon sa lawom nga komunikasyon sa kawanangan, nga ipresentar sa komperensya sa SpaceOps sa France sa Mayo 2019. Ang usa naghulagway sa lawom nga komunikasyon sa kawanangan sa kinatibuk-an, ang lain (“") nagtanyag ug detalyado nga paghulagway sa imprastraktura nga makahimo sa paghatag ug serbisyo nga sama sa Internet alang sa mga astronaut sa Pulang Planeta.
Ang kinatas-ang average nga mga rate sa datos gibanabana sa 215 Mbps alang sa pag-download ug 28 Mbps alang sa pag-upload. Ang Martian Internet maglangkob sa tulo ka mga network: WiFi nga naglangkob sa research area sa ibabaw, ang planetary network nga nagpadala sa datos gikan sa nawong ngadto sa Yuta, ug ang terrestrial network, usa ka lawom nga network sa komunikasyon sa kawanangan nga adunay tulo ka mga site nga responsable sa pagdawat niini nga datos ug pagpadala sa mga tubag. balik sa Mars.
"Kung nag-develop sa ingon nga imprastraktura, adunay daghang mga problema. Kini kinahanglan nga kasaligan ug lig-on, bisan sa labing taas nga gilay-on sa Mars nga 2,67 AU. sa mga yugto sa superyor nga solar conjunction, sa dihang ang Mars nagtago sa luyo sa Adlaw,” miingon si Abraham. Ang ingon nga panagsama mahitabo matag duha ka tuig ug hingpit nga nagputol sa komunikasyon sa Mars. “Karong adlawa dili kita makasagubang niini. Ang tanang landing ug orbital stations nga naa sa Mars nawad-an lang og kontak sa Yuta sulod sa mga duha ka semana. Uban sa optical nga komunikasyon, ang pagkawala sa komunikasyon tungod sa solar nga koneksyon mahimong mas taas pa, 10 ngadto sa 15 ka semana. Alang sa mga robot, ang ingon nga mga kal-ang dili labi ka makahadlok. Ang ingon nga pag-inusara dili hinungdan sa ilang mga problema, tungod kay dili sila makalaay, dili makasinati og kamingaw, dili nila kinahanglan nga makita ang ilang mga minahal. Apan alang sa mga tawo, dili kini ingon niana.
“Busa, sa teoriya atong gitugotan ang pag-komisyon sa duha ka orbital transmitter nga gibutang sa usa ka lingin nga equatorial orbit nga 17300 km ibabaw sa nawong sa Mars,” mipadayon si Abraham. Sumala sa pagtuon, kinahanglan silang motimbang og 1500 kg matag usa, magdala og set sa mga terminal nga naglihok sa X-band, Ka-band, ug optical band, ug gipaandar sa mga solar panel nga adunay kapasidad nga 20-30 kW. Kinahanglang suportahan nila ang Delay Tolerant Network Protocol—esensyal TCP/IP, gidesinyo sa pagdumala sa taas nga mga paglangay nga dili kalikayan nga masinati sa mga interplanetary network. Ang mga istasyon sa orbital nga nag-apil sa network kinahanglan nga makahimo sa pagpakigsulti sa mga astronaut ug mga salakyanan sa ibabaw sa planeta, sa mga istasyon sa yuta ug sa usag usa.
"Kini nga crosstalk hinungdanon kaayo tungod kay kini nagpamenos sa gidaghanon sa mga antenna nga gikinahanglan sa pagpadala sa datos sa 250 Mbps," miingon si Abraham. Gibanabana sa iyang team nga usa ka han-ay sa unom ka 250-meter antenna ang gikinahanglan aron makadawat sa 34 Mbps nga datos gikan sa usa sa mga nag-orbit nga transmitter. Kini nagpasabut nga ang NASA kinahanglan nga magtukod og tulo ka dugang nga mga antenna sa lawom nga mga lugar sa komunikasyon sa wanang, apan kini molungtad mga tuig aron matukod ug labi ka mahal. "Apan kami naghunahuna nga ang duha ka mga istasyon sa orbital mahimong magpaambit sa datos tali sa ilang kaugalingon ug ipadala kini sa samang higayon sa gikusgon nga 125 Mbps, diin ang usa ka transmiter magpadala sa katunga sa data packet ug ang usa magpadala sa lain," miingon si Abraham . Bisan karon, ang 34-metros nga lawom nga mga antenna sa komunikasyon sa wanang mahimo nga dungan nga makadawat mga datos gikan sa upat ka lainlaing spacecraft sa usa ka higayon, nga moresulta sa panginahanglan alang sa tulo ka mga antena aron makompleto ang buluhaton. "Kinahanglan parehas nga gidaghanon sa mga antenna aron makadawat og duha ka 125 Mbps nga transmission gikan sa parehas nga lugar sa langit ingon nga gikinahanglan aron makadawat usa ka transmission," gipasabut ni Abraham. "Dugang antenna ang gikinahanglan lamang kung kinahanglan nimo nga makigkomunikar sa mas taas nga tulin."
Aron masulbad ang problema sa solar connectivity, ang team ni Abraham misugyot nga maglunsad ug transmitter satellite sa L4/L5 nga mga punto sa Sun-Mars/Sun-Earth orbit. Dayon, sa mga panahon sa koneksyon, mahimo kining gamiton sa pagpasa sa datos libot sa Adlaw, imbes nga magpadala ug mga signal pinaagi niini. Ikasubo, niining panahona, ang tulin moubos sa 100 Kbps. Sa yano nga pagkasulti, kini molihok, apan dili maayo.
Sa kasamtangan, ang mga mahimong mga astronaut sa Mars kinahanglan nga maghulat lamang sa tulo ka minuto aron makadawat usa ka litrato sa usa ka kuting, wala’y pag-ihap sa mga paglangan nga mahimo’g hangtod sa 40 minuto. Maayo na lang, sa panahon nga ang mga ambisyon sa katawhan magdala kanato nga mas layo pa kaysa sa Pulang Planeta, ang interplanetary nga internet molihok na sa kadaghanan sa mga oras.
Source: www.habr.com