“Cha mhòr nach eil àite ann airson an teicneòlas a tha ag obair aig triceadan rèidio a leasachadh. Fuasglaidhean furasta a chrìochnachadh"
Air 26 Samhain, 2018 aig 22: 53f àm Moscow, shoirbhich le NASA a-rithist - thàinig an probe InSight air tìr gu soirbheachail air uachdar Mars às deidh gluasad air ais, teàrnadh agus tighinn air tìr, a chaidh ainmeachadh às deidh sin “sia mionaidean gu leth de dh’ uamhas. ” Tuairisgeul iomchaidh, leis nach robh fios aig innleadairean NASA sa bhad an robh an probe fànais air tighinn air tìr gu soirbheachail air uachdar a ’phlanaid, mar thoradh air an dàil ùine ann an conaltradh eadar an Talamh agus Mars, a bha timcheall air 8,1 mionaidean. Rè na h-uinneige seo, cha b’ urrainn dha InSight a bhith an urra ris na h-antennas nas ùire agus nas cumhachdaiche - bha a h-uile dad an urra ri conaltradh UHF seann-fhasanta (tha an dòigh seo air a bhith air a chleachdadh o chionn fhada anns a h-uile càil bho chraolaidhean Tbh agus walkie-talkies gu innealan Bluetooh).
Mar thoradh air an sin, chaidh dàta èiginneach mu staid InSight a ghluasad air tonnan rèidio le tricead 401,586 MHz gu dà saideal -, WALL-E agus EVE, a bha an uairsin a’ sgaoileadh dàta aig astar 8 Kbps gu antennas 70-meatair air an Talamh. Chaidh na Cubesats a chuir air bhog air an aon rocaid ri InSight, agus chaidh iad còmhla ris air an turas gu Mars gus sùil a thoirt air tighinn air tìr agus dàta a chuir air ais dhachaigh sa bhad. Bidh soithichean Martian eile a’ orbitadh, leithid (MRS), ann an suidheachadh mì-chofhurtail agus cha b’ urrainn dhaibh an toiseach teachdaireachdan fìor-ùine a thoirt don uachdaran. Gun a bhith ag ràdh gu robh an cur air tìr gu lèir an urra ri dà Cubesats meud màileid deuchainneach gach fear, ach cha bhiodh e comasach don MRS dàta a chuir a-mach bho InSight ach às deidh feitheamh eadhon nas fhaide.
Chuir tighinn air tìr InSight gu dearbh ailtireachd conaltraidh NASA, “Lìonra Mars”, gu deuchainn. Bhiodh an comharra bhon neach-laighe InSight, a chaidh a ghluasad gu saidealan a bha a’ reubadh, air an Talamh a ruighinn co-dhiù, eadhon ged a dh’ fhàilnich air na saidealan. Bha feum air WALL-E agus EVE airson fiosrachadh a ghluasad sa bhad, agus rinn iad e. Mura biodh na Cubsats sin ag obair airson adhbhar air choireigin, bha MRS deiseil airson an dreuchd a chluich. Bha gach fear dhiubh ag obair mar nód air lìonra coltach ri eadar-lìn, a’ stiùireadh phasganan dàta tro dhiofar ionadan air an dèanamh suas de dhiofar uidheamachd. An-diugh, is e an MRS am fear as èifeachdaiche dhiubh, a tha comasach air dàta a ghluasad aig astaran suas ri 6 Mbps (agus is e seo an clàr làithreach airson miseanan eadar-phlanntach). Ach, bha aig NASA ri bhith ag obair aig astaran fada nas slaodaiche san àm a dh’ fhalbh - agus bidh feum aca air gluasad dàta fada nas luaithe san àm ri teachd.
Coltach ris an ISP agad, tha NASA a’ leigeil le luchd-cleachdaidh an eadar-lìn conaltradh le bàta-fànais ann an àm fìor.
Lìonra àite domhainn
Le làthaireachd NASA san fhànais a’ sìor fhàs, tha siostaman conaltraidh leasaichte an-còmhnaidh a’ nochdadh, a’ còmhdach barrachd is barrachd àite: an toiseach b’ e orbit ìosal na Talmhainn a bh’ ann, an uairsin orbit geosyncronach agus a’ Ghealach, agus a dh’ aithghearr chaidh conaltradh nas doimhne don fhànais. Thòisich seo uile le rèidio inneal-làimhe amh a chleachd ionadan armachd na SA ann an Nigeria, Singapore, agus California gus telemetry fhaighinn bho Explorer 1, a’ chiad saideal a chuir na h-Ameireaganaich air bhog gu soirbheachail ann an 1958. Gu mall ach gu cinnteach, tha am bunait seo air a thighinn gu bhith na shiostaman teachdaireachd adhartach an-diugh.
Tha Douglas Abraham, ceannard ro-aithris ro-innleachdail agus siostaman aig Buidheann-stiùiridh Lìonra Eadar-phlannach NASA, a’ soilleireachadh trì lìonraidhean a chaidh an leasachadh gu neo-eisimeileach airson teachdaireachdan san fhànais. Bidh an Lìonra Near Earth ag obair le bàta-fànais ann an orbit ìosal na Talmhainn. "'S e seata de antennas a th' ann, a' mhòr-chuid eadar 9m agus 12m. Tha grunnan fheadhainn mòra ann, 15m gu 18m," thuirt Abraham. An uairsin, os cionn orbit geosyncronach na Talmhainn, tha grunn saidealan tracadh is dàta (TDRS). “Faodaidh iad coimhead sìos air saidealan ann an orbit ìosal na Talmhainn agus conaltradh riutha, agus an uairsin am fiosrachadh seo a chuir chun talamh tro TDRS,” mhìnich Abraham. “Is e lìonra fànais NASA a chanar ris an t-siostam tar-chuir dàta saideal seo."
Ach cha robh eadhon TDRS gu leòr airson conaltradh le bàta-fànais a chaidh fada seachad air orbit na gealaich gu planaidean eile. “Mar sin bha againn ri lìonra a chruthachadh a’ còmhdach siostam na grèine gu lèir. Agus is e seo an Deep Space Network, DSN, ”arsa Abraham. Tha Lìonra Martian na leudachadh .
Leis an ìre agus na planaichean, is e DSN an fheadhainn as iom-fhillte de na siostaman clàraichte. Gu dearbh, is e seo seata de antennas mòra, bho 34 gu 70 m ann an trast-thomhas. Tha grunn antennas 34m agus aon antenna 70m aig gach aon de na trì làraich DSN. Tha aon làrach suidhichte ann an Goldstone (California), fear eile faisg air Madrid (An Spàinn), agus an treas fear ann an Canberra (Astràilia). Tha na làraich sin suidhichte timcheall air 120 ceum bho chèile air feadh na cruinne, agus a’ toirt seachad còmhdach XNUMX/XNUMX airson a h-uile bàta-fànais taobh a-muigh orbit geosyncronach.
Is e antennas 34m prìomh uidheamachd DSN agus thig iad ann an dà sheòrsa: seann antennas àrd-èifeachdais agus antennas tonn-uisge an ìre mhath ùr. Is e an t-eadar-dhealachadh gu bheil còig sgàthanan RF mionaideach aig an antenna waveguide a tha a 'nochdadh nan comharran sìos pìob gu seòmar smachd fon talamh, far a bheil an dealanach a bhios a' sgrùdadh nan comharran sin air a dhìon nas fheàrr bho gach seòrsa eadar-theachd. Faodaidh na h-antennas 34-meatair, ag obair leotha fhèin no ann am buidhnean de shoithichean 2-3, a 'mhòr-chuid den chonaltradh a dh' fheumas NASA a thoirt seachad. Ach airson cùisean sònraichte far a bheil astaran a’ fàs ro fhada airson eadhon beagan antennas 34m, bidh riaghladh DSN a’ cleachdadh uilebheistean 70m.
“Tha àite cudromach aca ann an grunn chùisean,” tha Abraham ag ràdh mu antennas mòra. Is e a’ chiad fhear nuair a tha an soitheach-fànais cho fada bhon Talamh is gum bi e do-dhèanta conaltradh a stèidheachadh leis a ’cleachdadh mias nas lugha. “Is e deagh eisimpleirean a bhiodh ann am misean New Horizons, a tha mar-thà air itealaich fada seachad air Pluto, no bàta-fànais Voyager, a tha taobh a-muigh siostam na grèine. Chan eil ach antennas 70-meatair comasach air faighinn troimhe agus an dàta aca a lìbhrigeadh don Talamh, ”mhìnich Abraham.
Bithear a’ cleachdadh na soithichean 70-meatair cuideachd nuair nach urrainn don bhàta-fànais an antenna àrdachadh obrachadh, an dàrna cuid air sgàth suidheachadh èiginneach dealbhaichte leithid inntrigeadh orbital, no leis gu bheil rudeigin a’ dol ceàrr. Chaidh an antenna 70-meatair, mar eisimpleir, a chleachdadh gus Apollo 13 a thilleadh chun Talamh gu sàbhailte. Ghabh i cuideachd ri loidhne ainmeil Neil Armstrong, "Ceum beag dhan duine, ceum mòr dhan chinne-daonna." Agus eadhon an-diugh, tha DSN fhathast mar an siostam conaltraidh as adhartaiche agus as mothachail san t-saoghal. “Ach airson iomadach adhbhar, tha e air a’ chrìoch a ruighinn mu thràth, ”tha Abraham a’ rabhadh. “Cha mhòr nach eil àite ann airson teicneòlas a leasachadh a bhios ag obair aig triceadan rèidio. Tha fuasglaidhean sìmplidh a’ ruith a-mach.”
Trì stèiseanan talmhainn aig 120 ceum bho chèile
Truinnsearan DSN ann an Canberra
Ionad DSN ann am Madrid
DSN ann an Goldstone
Seòmar smachd aig an Jet Propulsion Laboratory
Radio agus dè thig às a dhèidh
Chan eil an sgeulachd seo ùr. Tha eachdraidh conaltradh fànais domhainn a’ toirt a-steach strì leantainneach gus triceadan àrdachadh agus tonnan a ghiorrachadh. Chleachd Explorer 1 tricead 108 MHz. An uairsin thug NASA a-steach antennas nas motha, a fhuair buannachd nas fheàrr a thug taic do triceadan bhon chòmhlan L, bho 1 gu 2 GHz. An uairsin thàinig tionndadh an S-band, le triceadan bho 2 gu 4 GHz, agus an uairsin thionndaidh a’ bhuidheann chun X-band, le triceadan 7-11,2 GHz.
An-diugh, tha siostaman conaltraidh fànais a 'dol tro atharrachaidhean a-rithist - a-nis tha iad a' gluasad chun a 'chòmhlan 26-40 GHz, an Ka-band. “Is e an adhbhar airson a’ ghluasaid seo gur ann mar as giorra a bhios na tonnan agus mar as àirde na triceadan, is ann as motha a gheibh thu ìrean dàta, ”arsa Abraham.
Tha adhbharan dòchais ann, leis gu bheil astar leasachadh conaltraidh aig NASA air a bhith gu math àrd gu h-eachdraidheil. Tha pàipear rannsachaidh bho 2014 bho Jet Propulsion Laboratory ag ainmeachadh an dàta leud-bann a leanas airson coimeas: nan cleachdadh sinn teicneòlas conaltraidh Explorer 1 gus dealbh àbhaisteach iPhone a chuir bho Jupiter chun Talamh, bheireadh e 460 uair nas fhaide na aois gnàthach na cruinne. Bheireadh luchd-tòiseachaidh 2 agus 4 bho na 1960n 633 bliadhna. Bhiodh Mariner 000 bho 9 air a dhèanamh ann an 1971 uairean. An-diugh bheir e trì mionaidean MPC.
Is e an aon dhuilgheadas, gu dearbh, gu bheil an ìre de dhàta a gheibh bàta-fànais a’ fàs a cheart cho luath, mura h-eil e nas luaithe na am fàs ann an comasan tar-chuir. Thairis air 40 bliadhna de dh'obair, thug Voyagers 1 agus 2 a-mach 5 TB de dh'fhiosrachadh. Bheir saideal Saidheans Cruinne NISAR, a thathar an dùil a chuir air bhog ann an 2020, 85 TB de dhàta gach mìos. Agus ma tha saidealan na Talmhainn gu math comasach air seo a dhèanamh, tha gluasad dàta cho mòr eadar planaidean na sgeulachd gu tur eadar-dhealaichte. Bidh eadhon MRS an ìre mhath luath a’ sgaoileadh 85 TB de dhàta chun Talamh airson 20 bliadhna.
“Bidh ìrean gluasad dàta tuairmseach airson sgrùdadh Mars aig deireadh na 2020n agus tràth sna 2030n aig 150 Mbps no nas àirde, mar sin dèanamaid am matamataigs," arsa Abraham. - Mas urrainn do bhàta-fànais clas MPC aig an astar as motha bhuainn gu Mars timcheall air 1 Mbps a chuir gu antenna 70-meatair air an Talamh, bhiodh feum air sreath de antennas 150 150-meatair gus conaltradh a stèidheachadh aig astar 70 Mbps. Faodaidh, gu dearbh, is urrainn dhuinn dòighean snasail a lorg gus an ìre neo-àbhaisteach seo a lughdachadh beagan, ach tha e follaiseach gu bheil an duilgheadas ann: tha e air leth duilich conaltradh eadar-phlanntach a chuir air dòigh aig astar 150 Mbps. A bharrachd air an sin, tha sinn a’ ruith a-mach às an speactram de tricead ceadaichte. ”
Mar a tha Abraham a’ sealltainn, ag obair air a’ chòmhlan S no X, bidh aon mhisean le comas 25 Mbps a’ gabhail thairis an speactram gu lèir a tha ri fhaighinn. Tha barrachd àite ann an Ka-band, ach cha bhith ach dà saideal Mars le leud-bann de 150 Mbps a ’gabhail thairis an speactram gu lèir. Gu sìmplidh, feumaidh an eadar-lìn eadar-phlanntach barrachd air dìreach rèidio airson obrachadh - bidh e an urra ri lasers.
Teachd a-steach conaltraidh optigeach
Tha fuaimean teachdail aig lasers, ach faodar am beachd air conaltradh optigeach a lorg air ais gu peutant a chaidh a chuir a-steach le Alexander Graham Bell anns na 1880n. Leasaich Bell siostam anns an robh solas na grèine, le fòcas air giùlan glè chumhang, air a stiùireadh gu diaphragm meòrachail a bha a’ crith air sgàth fhuaimean. Dh’ adhbhraich na crithidhean atharrachaidhean anns an t-solas a bha a’ dol tron lionsa a-steach don photodetector amh. Dh'atharraich atharrachaidhean ann an strì an photodetector an sruth a bha a 'sruthadh tron fòn.
Bha an siostam neo-sheasmhach, bha an tomhas gu math ìosal, agus mu dheireadh thrèig Bell am beachd seo. Ach faisg air 100 bliadhna às deidh sin, le armachd le lasers agus fibre optics, tha innleadairean NASA air ais chun t-seann bhun-bheachd sin.
“Bha fios againn mu chuingealachaidhean siostaman tricead rèidio, agus mar sin aig deireadh na 1970n, tràth sna 1980n, aig an Jet Propulsion Laboratory, thòisich iad a’ beachdachadh air comasachd teachdaireachdan a chuir bho àite domhainn a ’cleachdadh lasers fànais,” thuirt Abraham. Gus tuigse nas fheàrr fhaighinn air na tha agus nach eil comasach ann an conaltradh optigeach fànais domhainn, bharantaich an obair-lann sgrùdadh ceithir-bliadhna, an Deep Space Relay Satellite System (DSRSS), aig deireadh na 1980n. Bha còir aig an sgrùdadh ceistean èiginneach a fhreagairt: dè mu dheidhinn na duilgheadasan sìde agus faicsinneachd (às deidh a h-uile càil, faodaidh tonnan rèidio a dhol tro sgòthan gu furasta, fhad ‘s nach urrainn lasers)? Dè ma dh’ fhàsas ceàrn probe Sun-Earth ro gheur? An dèan lorgaire air an Talamh eadar-dhealachadh eadar comharra optigeach lag bho sholas na grèine? Agus mu dheireadh, dè a chosgas seo uile agus an fhiach e e? “Tha sinn fhathast a’ coimhead airson freagairtean dha na ceistean sin, ”tha Abraham ag aideachadh. “Ach, tha na freagairtean a’ sìor fhàs a ’dearbhadh comas sgaoileadh dàta optigeach.”
Mhol an DSRSS gum biodh puing os cionn àile na Talmhainn nas freagarraiche airson conaltradh optigeach agus rèidio. Chaidh a ràdh gum biodh an siostam conaltraidh optigeach a chaidh a chuir a-steach air an stèisean orbital ag obair nas fheàrr na ailtireachd talmhaidh sam bith, a ’toirt a-steach antennas suaicheanta 70-meatair. Bha còir aige mias 10-meatair a chuir a-steach ann an orbit faisg air an Talamh, agus an uairsin a thogail gu geosyncronach. Ach, bha cosgais a leithid de shiostam - air a dhèanamh suas de saideal le mias, rocaid cur air bhog agus còig cinn-uidhe luchd-cleachdaidh - casgach. A bharrachd air an sin, cha robh an sgrùdadh eadhon a’ toirt a-steach cosgais an t-siostam cuideachaidh riatanach, a thigeadh gu gnìomh nan tachradh saideal air fàiligeadh.
Mar an siostam seo, thòisich an Lab a’ coimhead air an ailtireachd talmhainn a chaidh a mhìneachadh anns an Sgrùdadh Teicneòlas Adhartach Stèidhichte air an Talamh (GBATS) a chaidh a dhèanamh aig an Lab timcheall air an aon àm ri DRSS. Thàinig na daoine a bha ag obair air GBATS suas ri dà mholadh eile. Is e a’ chiad fhear sia stèiseanan a chuir a-steach le antennas 10-meatair agus antennas meatair a bharrachd, suidhichte 60 ceum bho chèile timcheall air a ’chrios-meadhain. B'fheudar stèiseanan a thogail air mullaichean beinne, far an robh co-dhiù 66% de làithean na bliadhna soilleir. Mar sin, bidh stèiseanan 2-3 an-còmhnaidh rim faicinn air bàta-fànais sam bith, agus bidh sìde eadar-dhealaichte aca. Is e an dàrna roghainn naoi stèiseanan, air an cruinneachadh ann am buidhnean de thrì, agus suidhichte 120 ceum bho chèile. Bu chòir stèiseanan taobh a-staigh gach buidheann a bhith suidhichte 200 km bho chèile gus am bi iad ann an loidhne an t-seallaidh, ach ann an diofar cheallan sìde.
Bha an dà ailtireachd GBATS na bu shaoire na an dòigh fànais, ach bha duilgheadasan aca cuideachd. An toiseach, leis gum feumadh na comharran a dhol tro àile na Talmhainn, bhiodh fàilteachadh tron latha mòran na bu mhiosa na fàilteachadh tron oidhche air sgàth na speuran soilleir. A dh'aindeoin an rèiteachadh ciallach, bidh stèiseanan optigeach stèidhichte air an talamh an urra ris an t-sìde. Mu dheireadh feumaidh bàta-fànais a tha ag amas air leusair aig stèisean talmhainn atharrachadh gu droch shìde agus conaltradh a stèidheachadh a-rithist le stèisean eile nach eil air fhalach le sgòthan.
Ach, ge bith dè na duilgheadasan a bh ’ann, chuir na pròiseactan DSRSS agus GBATS sìos bunait teòiridheach airson siostaman optigeach fànais domhainn agus leasachaidhean ùra innleadairean aig NASA. Dh'fhuirich e a-mhàin a bhith a 'togail a leithid de shiostam agus a' sealltainn a choileanadh. Gu fortanach, cha robh sin ach beagan mhìosan air falbh.
Buileachadh a ’phròiseict
Ron àm sin, bha tar-chuir dàta optigeach san fhànais air tachairt mar-thà. Thachair a’ chiad deuchainn ann an 1992, nuair a bha an probe Galileo a’ dèanamh air Jupiter, agus ghluais e an camara àrd-rùn aige a dh’ionnsaigh na Talmhainn gus seata de bhuillean laser fhaighinn a chaidh a chuir bhon Teileasgop Amharclann Beinne Clàr 60-cm agus an Teileasgop Raon Optical Starfire 1,5-m USAF ann am New Mexico. Aig an àm sin, bha Galileo 1,4 millean km bhon Talamh, ach bhuail an dà ghiùlan laser a chamara.
Tha na Buidhnean Fànais Iapanach agus Eòrpach cuideachd air a bhith comasach air conaltradh optigeach a stèidheachadh eadar stèiseanan talmhainn agus saidealan ann an orbit na Talmhainn. B' urrainn dhaibh an uair sin ceangal 50 Mbps a stèidheachadh eadar an dà shaideal. O chionn beagan bhliadhnaichean, stèidhich sgioba Gearmailteach ceangal sùbailte dà-stiùiridh ciallach 5,6 Gbps eadar saideal NFIRE ann an orbit na Talmhainn agus stèisean talmhainn ann an Tenerife, san Spàinn. Ach bha na cùisean sin uile co-cheangailte ri orbit faisg air an Talamh.
Chaidh a’ chiad cheangal optigeach a cheangail stèisean talmhainn agus bàta-fànais ann an orbit timcheall planaid eile ann an siostam na grèine a chuir a-steach san Fhaoilleach 2013. Chaidh ìomhaigh dubh is geal 152 x 200 piogsail den Mona Lisa a ghluasad bho Stèisean Raon Laser Satailteach an ath ghinealach aig Ionad Itealaich Space Goddard NASA chun an Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) aig 300 bps. Bha conaltradh aon-shligheach. Chuir LRO an ìomhaigh a fhuaireadh bhon Talamh air ais tro rèidio àbhaisteach. Bha feum aig an ìomhaigh air beagan ceartachadh mearachd bathar-bog, ach eadhon às aonais a’ chòdachaidh seo bha e furasta aithneachadh. Agus aig an àm sin, bha dùil mu thràth airson siostam nas cumhachdaiche a chuir air bhog don Ghealach.
Bhon phròiseact Lunar Reconnaissance Orbiter ann an 2013: Gus mearachdan tar-chuir a thug àile na Talmhainn a-steach (clì) a ghlanadh, chuir luchd-saidheans aig Ionad Itealaich Space Goddard an gnìomh ceartachadh mearachd Reed-Solomon (deas), a tha air a chleachdadh gu mòr ann an CDan agus DVDan. Tha mearachdan àbhaisteach a’ toirt a-steach piogsail a tha a dhìth (geal) agus comharran meallta (dubh). Tha bàr geal a’ comharrachadh stad beag ann an tar-chuir.
«» (LADEE) a-steach do orbit na gealaich air 6 Dàmhair, 2013, agus dìreach seachdain às deidh sin chuir e air bhog an leusair pulsed aige airson sgaoileadh dàta. An turas seo, dh’ fheuch NASA ri conaltradh dà-shligheach a chuir air dòigh aig astar 20 Mbps an taobh sin agus astar nas àirde na 622 Mbps an taobh eile. B 'e an aon dhuilgheadas beatha ghoirid a' mhisean. Conaltradh optigeach Cha robh LRO ag obair ach airson beagan mhionaidean. Chuir LADEE conaltradh ris an leusair aige airson 16 uairean airson 30 latha gu h-iomlan. Bu chòir don t-suidheachadh seo atharrachadh nuair a thèid Satellite Taisbeanaidh Conaltraidh Laser (LCRD) a chuir air bhog, clàraichte airson Ògmhios 2019. Is e an obair aige sealltainn mar a dh’ obraicheas siostaman conaltraidh san fhànais san àm ri teachd.
Tha LCRD ga leasachadh aig Laboratory Jet Propulsion aig NASA ann an co-obrachadh le Lincoln Laboratory aig MIT. Bidh dà cheann-uidhe optigeach aige: aon airson conaltradh ann an orbit ìosal na Talmhainn, am fear eile airson àite domhainn. Feumaidh a’ chiad fhear iuchair gluasad ìre eadar-dhealaichte (DPSK) a chleachdadh. Cuiridh an inneal-sgaoilidh buillean laser aig tricead 2,88 GHz. A’ cleachdadh an teicneòlais seo, thèid gach pìos a chòdachadh leis an eadar-dhealachadh ìre de bhuillean leantainneach. Bidh e comasach dha obrachadh aig 2,88 Gbps, ach bidh feum air tòrr cumhachd. Chan urrainn do luchd-lorgaidh ach eadar-dhealachaidhean cuisle a lorg ann an comharran àrd-lùth, agus mar sin tha DPSK ag obair gu math le conaltradh faisg air an Talamh, ach chan e seo an dòigh as fheàrr airson àite domhainn, far a bheil stòradh lùth duilich. Caillidh comharra a thèid a chuir bho Mars lùth mus ruig e an Talamh, agus mar sin cleachdaidh LCRD teicneòlas nas èifeachdaiche, atharrachadh ìre-pulse, gus conaltradh optigeach le farsaingeachd domhainn a nochdadh.
Bidh innleadairean NASA ag ullachadh LADEE airson deuchainn
Ann an 2017, rinn innleadairean deuchainn air modems itealaich ann an seòmar falamh teirmeach
“Gu bunaiteach, tha e a’ cunntadh photons, ”mhìnich Abraham. - Tha an ùine ghoirid a chaidh a shònrachadh airson conaltradh air a roinn ann an grunn earrannan ùine. Gus an dàta fhaighinn, cha leig thu leas ach dèanamh cinnteach an do bhuail na photons aig gach beàrn leis an lorgaire. Seo mar a tha an dàta air a chòdachadh san FIM." Tha e coltach ri còd Morse, dìreach aig astar fìor luath. An dàrna cuid tha flash ann aig àm sònraichte, no chan eil, agus tha an teachdaireachd air a chòdachadh le sreath de lasan. “Ged a tha seo tòrr nas slaodaiche na DPSK, is urrainn dhuinn fhathast conaltradh optigeach a stèidheachadh aig astaran deichean no ceudan de Mbps aig astar gu Mars,” thuirt Abraham.
Gu dearbh, chan ann a-mhàin mun dà cheann-uidhe sin a tha am pròiseact LCRD. Bu chòir dha cuideachd obrachadh mar nód eadar-lìn san fhànais. Air an talamh, bidh trì stèiseanan ag obrachadh LCRD: aon ann an White Sands ann am New Mexico, aon ann an Table Mountain ann an California, agus aon air eilean Hawaii no Maui. Is e am beachd deuchainn a dhèanamh air an tionndadh bho aon stèisean talmhainn gu stèisean eile gun fhios nach bi droch shìde ann aig aon de na stèiseanan. Bidh am misean cuideachd a’ dèanamh deuchainn air gnìomhachd an LCRD mar inneal-sgaoilidh dàta. Thèid an comharra optigeach bho aon de na stèiseanan chun saideal agus an uairsin thèid a chuir gu stèisean eile - agus seo uile tro chonaltradh optigeach.
Mura h-eil e comasach an dàta a ghluasad sa bhad, bidh an LCRD ga stòradh agus ga ghluasad nuair a ghabhas e dèanamh. Ma tha an dàta èiginneach, no mura bheil àite stòraidh gu leòr air bòrd, cuiridh an LCRD e sa bhad tron antenna Ka-band aige. Mar sin, mar ro-ruithear saidealan sgaoilidh san àm ri teachd, bidh LCRD na shiostam rèidio-optigeach tar-chinealach. Is e seo dìreach an seòrsa aonad a dh’ fheumas NASA a chuir ann an orbit timcheall air Mars gus lìonra eadar-phlanntach a chuir air dòigh a bheir taic do sgrùdadh daonna air àite domhainn anns na 2030n.
A ' toirt Mars air loidhne an
Thairis air a’ bhliadhna a dh’ fhalbh, tha sgioba Abrahàm air dà phàipear a sgrìobhadh a’ toirt cunntas air na tha an dàn do chonaltradh fànais domhainn, a thèid a thaisbeanadh aig co-labhairt SpaceOps san Fhraing sa Chèitean 2019. Tha aon a’ toirt cunntas air conaltradh fànais domhainn san fharsaingeachd, am fear eile (““) a’ tabhann tuairisgeul mionaideach air a ’bhun-structar a tha comasach air seirbheis coltach ris an eadar-lìn a thoirt do speuradairean air a’ Phlanaid Dhearg.
Bha tuairmsean de na h-ìrean gluasaid dàta cuibheasach as àirde timcheall air 215 Mbps airson luchdachadh sìos agus 28 Mbps airson luchdachadh suas. Bidh trì lìonraidhean air an eadar-lìn Martian: WiFi a ’còmhdach an raon rannsachaidh air an uachdar, an lìonra planaid a’ tar-chuir dàta bhon uachdar chun na Talmhainn, agus an lìonra talmhaidh, lìonra conaltraidh fànais domhainn le trì làraich le uallach airson an dàta seo fhaighinn agus freagairtean a chuir air ais gu Mars.
“Nuair a thathar a’ leasachadh bun-structair mar seo, tha mòran dhuilgheadasan ann. Feumaidh e a bhith earbsach agus seasmhach, eadhon aig an astar as àirde gu Mars de 2,67 AU. aig amannan de cho-cheangal grèine nas fheàrr, nuair a bhios Mars a’ falach air cùl na grèine, ”arsa Abraham. Bidh an leithid de cho-cheangal a 'tachairt a h-uile dà bhliadhna agus a' briseadh conaltradh le Mars gu tur. “An-diugh chan urrainn dhuinn dèiligeadh ris. Bidh a h-uile stèisean tighinn air tìr agus orbital a tha air Mars dìreach a’ call conaltradh ris an Talamh airson timcheall air dà sheachdain. Le conaltradh optigeach, bidh an call conaltraidh mar thoradh air ceangal grèine eadhon nas fhaide, 10 gu 15 seachdainean. ” Airson innealan-fuadain, chan eil beàrnan mar sin gu sònraichte eagallach. Chan eil an leithid de aonaranachd ag adhbhrachadh dhuilgheadasan dhaibh, leis nach eil iad a ’fàs sgìth, na bi a’ faighinn eòlas air aonaranachd, chan fheum iad an luchd-gràidh fhaicinn. Ach airson daoine, chan ann mar sin a tha e idir.
“Mar sin, tha sinn gu teòiridheach a’ ceadachadh dà inneal-sgaoilidh orbital a chuir an sàs ann an orbit cearcallach crios-meadhain 17300 km os cionn uachdar Mars, ”lean Abraham. A rèir an sgrùdaidh, bu chòir dhaibh cuideam 1500 kg gach fear, seata de chrìochan a ghiùlan ag obair anns a ’chòmhlan X, Ka-band, agus còmhlan optigeach, agus a bhith air an cumhachd le panalan grèine le comas 20-30 kW. Feumaidh iad taic a thoirt don Phròtacal Lìonra Moill Tolerant - gu h-àraidh TCP/IP, a chaidh a dhealbhadh gus dèiligeadh ris an dàil àrd a bhios do-sheachanta air lìonraidhean eadar-phlanach. Feumaidh na stèiseanan orbital a tha a 'gabhail pàirt anns an lìonra a bhith comasach air conaltradh le speuradairean agus carbadan air uachdar a' phlanaid, le stèiseanan talmhainn agus le chèile.
“Tha an crosstalk seo glè chudromach leis gu bheil e a’ lughdachadh na h-àireamh de antennas a dh ’fheumar gus dàta a chraoladh aig 250 Mbps,” thuirt Abraham. Tha an sgioba aige a’ dèanamh a-mach gum biodh feum air sreath de shia antennas 250-meatair gus dàta 34 Mbps fhaighinn bho aon de na luchd-sgaoilidh orbiting. Tha seo a’ ciallachadh gum feum NASA trì antennas a bharrachd a thogail aig na làraich conaltraidh fànais domhainn, ach bheir iad sin bliadhnaichean ri thogail agus tha iad gu math daor. “Ach tha sinn den bheachd gun urrainn dha dà stèisean orbital dàta a cho-roinn eatorra fhèin agus a chuir aig an aon àm aig astar 125 Mbps, far am bi aon inneal-sgaoilidh a’ cur leth den phasgan dàta agus am fear eile a ’cur am fear eile,” thuirt Abraham. Fiù ‘s an-diugh, faodaidh antennas conaltraidh fànais 34-meatair domhainn dàta fhaighinn bho cheithir soithichean-fànais eadar-dhealaichte aig an aon àm, a’ ciallachadh gu bheil feum air trì antennas gus an obair a choileanadh. “Bheir e an aon àireamh de antennas gus dà chraoladh 125 Mbps fhaighinn bhon aon raon de na speuran agus a bheir e gus aon tar-chuir fhaighinn,” mhìnich Abraham. “Chan eil feum air barrachd antennas ach ma dh’ fheumas tu conaltradh aig astar nas àirde. ”
Gus dèiligeadh ri duilgheadas ceangal grèine, mhol sgioba Abrahàm saideal sgaoilidh a chuir air bhog gu puingean L4 / L5 ann an orbit Sun-Mars / Sun-Earth. An uairsin, aig amannan ceangail, faodar a chleachdadh airson dàta a chuir timcheall na grèine, an àite a bhith a’ cur comharran troimhe. Gu mì-fhortanach, rè na h-ùine seo, bidh an astar a 'tuiteam gu 100 Kbps. Gu sìmplidh, obraichidh e, ach sucks.
Anns an eadar-ama, feumaidh speuradairean a bhith air Mars feitheamh beagan a bharrachd air trì mionaidean gus dealbh fhaighinn de phiseag, gun a bhith a’ cunntadh dàil a dh’ fhaodadh a bhith suas ri 40 mionaid. Gu fortanach, mun àm a bhios rùintean daonnachd gar stiùireadh eadhon nas fhaide na a’ Phlanaid Dhearg, bidh an eadar-lìn eadar-phlanaidheach ag obair gu math mar-thà a’ mhòr-chuid den ùine.
Source: www.habr.com