„Það er nánast ekkert pláss fyrir umbætur í útvarpsbylgjutækni. Einfaldar lausnir enda"
Þann 26. nóvember 2018 klukkan 22:53 að Moskvutíma gerði NASA það aftur - InSight rannsakandi lenti vel á yfirborði Mars eftir að hafa farið inn í andrúmsloftið, farið niður og lendingu, sem síðar voru skírð sem „sex og hálf mínúta af hryllingi“ .” Viðeigandi lýsing þar sem verkfræðingar NASA gátu ekki strax vitað hvort geimkönnunin hefði lent á yfirborði plánetunnar vegna um það bil 8,1 mínútna seinkun á samskiptum milli jarðar og Mars. Í þessum glugga gat InSight ekki reitt sig á nútímalegri og öflugri loftnet sín - allt var háð gamaldags UHF fjarskiptum (aðferð sem lengi hefur verið notuð í allt frá útvarpssjónvarpi og talstöðvum til Bluetooth-tækja).
Þess vegna voru mikilvæg gögn um stöðu InSight send á útvarpsbylgjum með tíðninni 401,586 MHz til tveggja gervihnötta -, WALL-E og EVE, sem sendu síðan gögn á 8 Kbps til 70 metra loftneta staðsett á jörðinni. Kubbunum var skotið á loft á sömu eldflaug og InSight og fylgdu henni á ferð hennar til Mars til að fylgjast með lendingunni og senda strax gögn heim. Aðrir Mars sporbrautir, s.s. (MRS), voru í óþægilegri stöðu og gátu í fyrstu ekki skipst á skilaboðum við lendingarmanninn í rauntíma. Ekki að segja að öll lendingin hafi verið háð tveimur tilrauna CubeSats hver á stærð við ferðatösku, en MRS myndi aðeins geta sent gögn frá InSight eftir enn lengri bið.
InSight lendingin prófaði í raun allan fjarskiptaarkitektúr NASA, Mars Network. Merki InSight lendingarflugvélarinnar, sem sent var til gervihnattanna á braut, hefði hvort sem er borist til jarðar, jafnvel þótt gervihnöttunum hefði bilað. WALL-E og EVE þurftu að senda upplýsingar samstundis og þau gerðu það. Ef þessir CubeSats hefðu ekki virkað af einhverjum ástæðum var MRS tilbúinn til að gegna hlutverki þeirra. Hver og einn starfaði sem hnútur á neti sem líkist neti og beindi gagnapökkum í gegnum mismunandi útstöðvar sem samanstanda af mismunandi búnaði. Í dag er áhrifaríkasta þeirra MRS, sem er fær um að senda gögn á allt að 6 Mbit/s hraða (og þetta er núverandi met í leiðangrum milli plánetu). En NASA hefur þurft að starfa á mun hægari hraða í fortíðinni - og mun þurfa mun hraðari gagnaflutning í framtíðinni.
Rétt eins og netþjónustan þín, leyfir NASA netnotendum samskipti við geimskip í rauntíma.
Deep space fjarskiptanet
Eftir því sem nærvera NASA í geimnum jókst, komu stöðugt fram endurbætt fjarskiptakerfi til að ná yfir meira og meira geim: fyrst á lágri braut um jörðu, síðan á jarðsamstilltri braut og tunglinu, og fljótlega fóru fjarskipti dýpra út í geiminn. Þetta byrjaði allt með grófum flytjanlegum útvarpsmóttakara sem var notaður til að taka á móti fjarmælingum frá Explorer 1, fyrsta gervihnöttnum sem Bandaríkjamenn skutu á loft árið 1958, í bandarískum herstöðvum í Nígeríu, Singapúr og Kaliforníu. Hægt en örugglega þróaðist þessi grunnur yfir í háþróuð skilaboðakerfi nútímans.
Douglas Abraham, yfirmaður stefnumótunar- og kerfisframsýnisviðs hjá Interplanetary Network Directorate hjá NASA, leggur áherslu á þrjú sjálfstætt þróuð net til að senda skilaboð í geimnum. Near Earth Network starfar með geimförum á lágri braut um jörðu. "Þetta er safn loftneta, aðallega 9 til 12 metrar. Það eru nokkur stærri, 15 til 18 metrar," segir Abraham. Síðan, fyrir ofan jarðsamstillt sporbraut jarðar, eru nokkrir mælingar- og gagnaflutningsgervitungl (TDRS). „Þeir geta horft niður á gervihnött á lágum sporbraut um jörðu og átt samskipti við þá og síðan sent þessar upplýsingar í gegnum TDRS til jarðar,“ útskýrir Abraham. „Þetta gervitunglagagnaflutningskerfi er kallað NASA Space Network.
En jafnvel TDRS var ekki nóg til að hafa samband við geimfarið, sem fór langt út fyrir sporbraut tunglsins, til annarra reikistjarna. „Þannig að við urðum að búa til net sem nær yfir allt sólkerfið. Og þetta er Deep Space Network [DSN], segir Abraham. Mars netið er framlenging .
Miðað við lengd þess og útlit er DSN flóknasta kerfanna sem skráð eru. Í meginatriðum er þetta sett af stórum loftnetum, frá 34 til 70 m í þvermál. Hver af þessum þremur DSN-stöðvum rekur nokkur 34 metra loftnet og eitt 70 metra loftnet. Ein síða er staðsett í Goldstone (Kaliforníu), önnur nálægt Madríd (Spáni) og sú þriðja í Canberra (Ástralíu). Þessir staðir eru staðsettir með um það bil 120 gráðu millibili um allan heim og veita öllum geimförum utan jarðsamstilltra sporbrautar allan sólarhringinn.
34 metra loftnet eru aðalbúnaður DSN og það eru tvær gerðir: gömul hánýtniloftnet og tiltölulega ný bylgjuleiðaraloftnet. Munurinn er sá að leiðarbylgjuloftnet er með fimm nákvæmni RF spegla sem endurkasta merki niður í pípu í neðanjarðar stjórnherbergi, þar sem rafeindabúnaðurinn sem greinir þessi merki er betur varin fyrir öllum truflunum. 34 metra loftnetin, sem starfa hver fyrir sig eða í hópum af 2-3 diskum, geta veitt flest þau fjarskipti sem NASA þarfnast. En í sérstökum tilvikum þegar vegalengdir verða of langar fyrir jafnvel mörg 34 metra loftnet notar DSN stjórn 70 metra skrímsli.
„Þeir gegna mikilvægu hlutverki í mörgum forritum,“ segir Abraham um stór loftnet. Hið fyrra er þegar geimfarið er svo langt frá jörðinni að ómögulegt verður að koma á samskiptum við það með því að nota smærri disk. „Gott dæmi væri New Horizons leiðangurinn, sem hefur þegar flogið miklu lengra en Plútó, eða Voyager geimfarið, sem er staðsett utan sólkerfisins. Aðeins 70 metra loftnet geta farið í gegnum þau og skilað gögnum þeirra til jarðar,“ útskýrir Abraham.
70 metra diskar eru einnig notaðir þegar geimfarið getur ekki stjórnað aukaloftnetinu, annaðhvort vegna fyrirhugaðra krítískra aðstæðna eins og inngöngu í sporbraut eða vegna þess að eitthvað fer hræðilega úrskeiðis. 70 metra loftnetið var til dæmis notað til að skila Apollo 13 á öruggan hátt til jarðar. Hún tók einnig upp fræga línu Neil Armstrong, "Eitt lítið skref fyrir mann, eitt risastórt skref fyrir mannkynið." Og jafnvel í dag er DSN áfram háþróaðasta og viðkvæmasta samskiptakerfi í heimi. „En af mörgum ástæðum hefur það þegar náð takmörkunum,“ varar Abraham við. - Það er nánast hvergi hægt að bæta tæknina sem starfar á útvarpstíðnum. Einfaldar lausnir eru að klárast.“
Þrjár jarðstöðvar með 120 gráðu millibili
DSN plötur í Canberra
DSN samstæða í Madríd
DSN í Goldstone
Eftirlitsherbergi í þotukrifsrannsóknarstofu
Útvarp og hvað mun gerast eftir það
Þessi saga er ekki ný. Saga fjarskipta í geimnum samanstendur af stöðugri baráttu við að auka tíðni og stytta bylgjulengdir. Explorer 1 notaði 108 MHz tíðni. NASA kynnti síðan stærri loftnet með betri afla sem studdu tíðni á L-bandinu, 1 til 2 GHz. Þá var röðin komin að S-bandinu, með tíðni frá 2 til 4 GHz, og þá skipti stofnunin yfir í X-bandið, með tíðni á bilinu 7-11,2 GHz.
Í dag eru geimfjarskiptakerfi aftur að taka breytingum - þau eru nú að færast yfir á 26-40 GHz sviðið, Ka-band. „Ástæðan fyrir þessari þróun er sú að því styttri sem bylgjulengdirnar eru og því hærri sem tíðnirnar eru, því hraðar er hægt að ná gagnaflutningshraðanum,“ segir Abraham.
Það eru ástæður til bjartsýni í ljósi þess að sögulega hafa samskiptin á NASA verið nokkuð hröð. Rannsóknarritgerð frá 2014 frá Jet Propulsion Laboratory gefur eftirfarandi afköst gögn til samanburðar: Ef við notuðum fjarskiptatækni Explorer 1 til að senda dæmigerða iPhone mynd frá Júpíter til jarðar, myndi það taka 460 sinnum lengri tíma en alheimurinn á núverandi aldri. Fyrir Pioneers 2 og 4 frá 1960 hefði það tekið 633 ár. Mariner 000 frá 9 hefði gert það á 1971 klukkustundum. Í dag mun það taka MRS þrjár mínútur.
Eina vandamálið er auðvitað að gagnamagnið sem geimfarið tekur við vex jafn hratt og ef ekki hraðar en flutningsgeta þess. Á þeim 40 árum sem þeir starfaði framleiddu Voyagers 1 og 2 5 TB af upplýsingum. NISAR Earth Science gervihnötturinn, sem áætlað er að verði skotið á loft árið 2020, mun framleiða 85 TB af gögnum á mánuði. Og ef gervitungl jarðar eru alveg fær um þetta er allt önnur saga að flytja slíkt magn af gögnum á milli reikistjarna. Jafnvel tiltölulega hratt MRS mun senda 85 TB af gögnum til jarðar í 20 ár.
„Væntanlegur gagnahraði fyrir rannsóknir á Mars seint á 2020 og snemma 2030 verður 150 Mbps eða hærri, svo við skulum reikna út,“ segir Abraham. – Ef geimfar í MRS-flokki í hámarksfjarlægð frá okkur til Mars getur sent um það bil 1 Mbit/s til 70 metra loftnets á jörðinni, þá til að skipuleggja samskipti á 150 Mbit/s hraða 150 70 metra fylki loftnet verður krafist. Já, auðvitað getum við komið með sniðugar leiðir til að minnka þetta fáránlega magn aðeins, en vandamálið er augljóslega til staðar: að skipuleggja fjarskipti milli pláneta á 150 Mbps hraða er afar erfitt. Auk þess erum við að verða uppiskroppa með leyfilegar tíðnir.“
Eins og Abraham sýnir fram á, sem starfar í S-bandi eða X-bandi, mun eitt 25 Mbps verkefni taka allt tiltækt litróf. Það er meira pláss í Ka-bandinu, en aðeins tveir Mars gervitungl með afköst upp á 150 Mbit/s munu taka allt litrófið. Einfaldlega sagt, interplanetary internetið mun krefjast meira en bara útvarpstæki til að starfa - það mun treysta á leysigeisla.
Tilkoma ljósfjarskipta
Leysir hljóma framúrstefnulegir, en hugmyndina um sjónsamskipti má rekja til einkaleyfis sem Alexander Graham Bell lagði fram á níunda áratugnum. Bell þróaði kerfi þar sem sólarljósi, fókusað á mjög þröngan geisla, var beint á endurskinsþind sem titraði af hljóðum. Titringurinn olli breytingum á ljósinu sem fór í gegnum linsuna inn í hráa ljósnemann. Breytingar á viðnám ljósnemans breyttu straumnum sem fór í gegnum símann.
Kerfið var óstöðugt, hljóðstyrkurinn var mjög lágur og Bell hætti að lokum hugmyndinni. En næstum 100 árum síðar, vopnaðir leysigeislum og ljósleiðara, hafa verkfræðingar NASA snúið aftur í þessa gömlu hugmynd.
„Við vissum takmarkanir útvarpsbylgjukerfa, svo á JPL seint á áttunda áratugnum, snemma á níunda áratugnum, byrjuðum við að ræða möguleikann á að senda skilaboð frá djúpum geimnum með geimleysistækjum,“ sagði Abraham. Til að skilja betur hvað er og er ekki mögulegt í sjónfjarskiptum í djúpum geimnum hóf rannsóknarstofan fjögurra ára rannsókn á djúpgeimmiðlunargervihnattakerfi (DSRSS) seint á níunda áratugnum. Rannsóknin þurfti að svara mikilvægum spurningum: hvað með veður- og skyggnivandamál (enda geta útvarpsbylgjur auðveldlega farið í gegnum ský en leysir ekki)? Hvað ef horn sólar-jarðar-rannsakanda verður of skarpt? Getur skynjari á jörðinni greint veikt sjónmerki frá sólarljósi? Og að lokum, hvað mun allt þetta kosta og mun það vera þess virði? „Við erum enn að leita að svörum við þessum spurningum,“ viðurkennir Abraham. „Hins vegar styðja svörin í auknum mæli möguleika á sjónrænum gagnaflutningi.
DSRSS lagði til að punktur sem staðsettur væri fyrir ofan lofthjúp jarðar væri best fyrir sjón- og útvarpsfjarskipti. Fram kom að ljósfjarskiptakerfið sem sett var upp á sporbrautarstöðinni myndi skila betri árangri en nokkur jarðbundin arkitektúr, þar á meðal hin helgimynduðu 70 metra loftnet. Á braut um jörðu lágt var áætlað að setja upp 10 metra fat og hækka það síðan í jarðsamstillt. Hins vegar var kostnaður við slíkt kerfi — sem samanstóð af gervihnött með diski, skotvopni og fimm notendastöðvum — óhóflegur. Þar að auki tók rannsóknin ekki einu sinni til kostnaðar við nauðsynlegt hjálparkerfi sem kæmi í notkun ef gervihnattabilun yrði.
Fyrir þetta kerfi byrjaði rannsóknarstofan að skoða jarðarkitektúrinn sem lýst er í Ground Based Advanced Technology Study (GBATS) skýrslu rannsóknarstofunnar, gerð um svipað leyti og DRSS. Þeir sem vinna að GBATS komu með tvær aðrar tillögur. Sú fyrsta er uppsetning sex stöðva með 10 metra loftnetum og metralöngu varaloftneti sem staðsett eru með 60 gráðu millibili meðfram öllum miðbaugnum. Byggja þurfti stöðvarnar á fjallstindum þar sem veður var bjart að minnsta kosti 66% allra daga ársins. Þannig verða 2-3 stöðvar alltaf sýnilegar hvaða geimfari sem er og þær munu hafa mismunandi veður. Annar valkosturinn er níu stöðvar, settar í hópa af þremur og staðsettar 120 gráður frá hvor annarri. Stöðvarnar innan hvers hóps hefðu átt að vera staðsettar 200 km frá hvor annarri þannig að þær væru í beinu skyggni, en í mismunandi veðurklefum.
Báðir GBATS arkitektúrarnir voru ódýrari en rýmisaðferðin, en þeir áttu líka í vandræðum. Í fyrsta lagi, þar sem merkin þurftu að fara í gegnum lofthjúp jarðar, væri móttaka á daginn mun verri en næturmóttaka vegna upplýstra himins. Þrátt fyrir snjallt fyrirkomulag verða sjónstöðvar á jörðu niðri háðar veðri. Geimfar sem beinir leysir að jarðstöð mun á endanum þurfa að laga sig að slæmum veðurskilyrðum og koma aftur á samskiptum við aðra stöð sem ekki er hulin af skýjum.
Hins vegar, burtséð frá vandamálunum, lögðu DSRSS og GBATS verkefnin fræðilegan grunn að ljóskerfum fyrir fjarskipti í djúpum geimnum og nútímaþróun verkfræðinga hjá NASA. Það eina sem var eftir var að byggja slíkt kerfi og sýna frammistöðu þess. Sem betur fer var þetta aðeins eftir nokkra mánuði.
Framkvæmd verkefnisins
Á þeim tíma hafði sjóngagnaflutningur í geimnum þegar átt sér stað. Fyrsta tilraunin var gerð árið 1992, þegar Galileo rannsakandinn var á leið í átt að Júpíter og sneri háupplausnarmyndavél sinni í átt að jörðinni til að taka á móti leysipúlsum sem sendar voru frá 60 cm sjónaukanum í Table Mountain stjörnustöðinni og frá 1,5 m. USAF Starfire Optical Telescope Range í Nýju Mexíkó. Á þessari stundu var Galileo í 1,4 milljón km fjarlægð frá jörðinni en báðir leysigeislarnir lentu á myndavélinni.
Japönskum og evrópskum geimstofnunum hefur einnig tekist að koma á sjónsamskiptum milli jarðstöðva og gervitungla á sporbraut um jörðu. Þeir gátu síðan komið á 50 Mbps tengingu milli gervihnöttanna tveggja. Fyrir nokkrum árum kom þýskt teymi á 5,6 Gbps samfellda sjónræna tvíátta tengingu milli NFIRE gervitunglsins á sporbraut um jörðu og jarðstöðvar á Tenerife á Spáni. En öll þessi tilvik tengdust lágum sporbraut um jörðu.
Fyrsti sjóntengillinn sem tengir jarðstöð og geimfar á braut nálægt annarri plánetu í sólkerfinu var komið á í janúar 2013. 152 x 200 pixla svart-hvíta myndin af Mónu Lísu var send frá næstu kynslóð gervihnattaleysisstöðva í Goddard geimflugsmiðstöð NASA til Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) á 300 bps. Samskiptin voru einhliða. LRO sendi myndina sem það fékk frá jörðu til baka með venjulegum útvarpssamskiptum. Myndin þurfti smá hugbúnaðarvilluleiðréttingu, en jafnvel án þessarar kóðun var auðvelt að þekkja hana. Og á þeim tíma var þegar fyrirhugað að skjóta öflugra kerfi til tunglsins.
Frá Lunar Reconnaissance Orbiter verkefninu 2013: Til að hreinsa upplýsingar úr sendingarvillum sem lofthjúp jarðar kynnti (vinstri), notuðu vísindamenn við Goddard geimflugsmiðstöðina Reed-Solomon villuleiðréttingu (hægri), sem er mikið notuð í geisladiskum og DVD diskum. Algengar villur eru pixlar sem vantar (hvítir) og fölsk merki (svört). Hvít rönd gefur til kynna stutta hlé á sendingu.
«(LADEE) fór á sporbraut um tunglið þann 6. október 2013 og aðeins viku síðar hleypti púlsleysisleysinum sínum af stað til að senda gögn. Að þessu sinni reyndi NASA að skipuleggja tvíhliða samskipti á 20 Mbit/s hraða í hina áttina og methraða upp á 622 Mbit/s í hina áttina. Eina vandamálið var stuttur líftími verkefnisins. Ljósfjarskipti LRO virkuðu aðeins í nokkrar mínútur í einu. LADEE skiptist á gögnum með leysinum sínum í 16 klukkustundir á 30 dögum. Þessar aðstæður eiga eftir að breytast með því að geimhnötturinn Laser Communications Demonstration (LCRD) verði skotinn á loft, sem áætlaður er í júní 2019. Hlutverk hans er að sýna hvernig framtíðar fjarskiptakerfi í geimnum munu virka.
Verið er að þróa LCRD á þotuframdrifsrannsóknarstofu NASA í tengslum við Lincoln rannsóknarstofu MIT. Hann mun hafa tvær sjónstöðvar: önnur fyrir fjarskipti á lágum sporbraut um jörðu, hin fyrir djúpt geim. Sá fyrsti verður að nota Differential Phase Shift Keying (DPSK). Sendirinn mun senda leysipúlsa á tíðninni 2,88 GHz. Með því að nota þessa tækni verður hver biti kóðaður með fasamun á púlsum í röð. Það mun geta starfað á 2,88 Gbps hraða, en þetta mun krefjast mikils afl. Skynjarar geta aðeins greint mun á púlsum í háorkumerkjum, svo DPSK virkar frábærlega fyrir fjarskipti nálægt jörðu, en það er ekki besta aðferðin fyrir djúp geim, þar sem geymsla orku er erfið. Merki sem sent er frá Mars mun missa orku þegar það kemur til jarðar, svo LCRD mun nota skilvirkari tækni sem kallast púlsfasamótun til að sýna fram á sjónræn samskipti við geiminn.
Verkfræðingar NASA undirbúa LADEE fyrir prófun
Árið 2017 prófuðu verkfræðingar flugmótald í hitauppstreymi
„Það er í rauninni að telja ljóseindir,“ útskýrir Abraham. – Stutta tímabilinu sem úthlutað er til samskipta er skipt í nokkur tímabil. Til að fá gögn þarf einfaldlega að athuga hvort ljóseindir hafi rekist á skynjarann á hverju millibili. Svona eru gögnin kóðuð í FIM. Þetta er eins og morsekóði, en á ofurhraða. Annaðhvort er leiftur á ákveðnu augnabliki eða ekki, og skilaboðin eru kóðuð með röð bliks. „Jafnvel þó að þetta sé miklu hægara en DPSK, getum við samt veitt tugi eða hundruð Mbps af sjónsamskiptum frá eins langt í burtu og Mars,“ bætir Abraham við.
Auðvitað er LCRD verkefnið ekki aðeins þessar tvær skautanna. Það ætti einnig að virka sem netmiðstöð í geimnum. Á jörðu niðri munu þrjár stöðvar starfa með LCRD: ein við White Sands í Nýju Mexíkó, ein við Table Mountain í Kaliforníu og ein á Hawaii eyju eða Maui. Hugmyndin er að prófa að skipta úr einni jarðstöð í aðra ef slæmt veður verður á einni stöðinni. Verkefnið mun einnig prófa frammistöðu LCRD sem gagnasendi. Ljósmerki frá einni af stöðvunum verður sent í gervihnött og síðan sent til annarrar stöðvar - allt í gegnum sjóntengingu.
Ef ekki er hægt að flytja gögnin strax mun LCRD geyma þau og flytja þau þegar tækifæri gefst. Ef gögnin eru aðkallandi eða það er ekki nóg pláss í geymslunni um borð mun LCRD senda þau strax í gegnum Ka-bandsloftnet sitt. Svo, undanfari framtíðar sendigervihnatta, LCRD mun vera blendingur útvarpsljóskerfi. Þetta er nákvæmlega sú eining sem NASA þarf að setja á sporbraut um Mars til að koma á milli plánetukerfis sem mun styðja við djúpgeimrannsóknir manna á þriðja áratug síðustu aldar.
Koma Mars á netið
Undanfarið ár hefur teymi Abrahams skrifað tvær greinar sem lýsa framtíð fjarskipta í geimnum, sem verða kynntar á SpaceOps ráðstefnunni í Frakklandi í maí 2019. Önnur lýsir fjarskiptum í geimnum almennt, hin (““) býður upp á ítarlega lýsingu á innviðum sem geta veitt netþjónustu fyrir geimfara á rauðu plánetunni.
Áætlanir um hámarks meðalgagnaflutningshraða voru um 215 Mbit/s fyrir niðurhal og 28 Mbit/s fyrir upphleðslu. Mars Internetið mun samanstanda af þremur netkerfum: þráðlausu neti sem nær yfir yfirborðsrannsóknarsvæðið, plánetukerfi sem sendir gögn frá yfirborði til jarðar og Earth Network, fjarskiptanet í geimnum með þremur stöðum sem bera ábyrgð á að taka á móti þessum gögnum og senda svör til baka til Mars.
„Þegar slíkt innviði er þróað eru mörg vandamál. Það verður að vera áreiðanlegt og stöðugt, jafnvel í hámarksfjarlægð til Mars sem er 2,67 AU. á tímabilum sólarsamtengingar, þegar Mars felur sig á bak við sólina,“ segir Abraham. Slík samtenging á sér stað á tveggja ára fresti og truflar algjörlega samskipti við Mars. „Í dag getum við ekki ráðið við þetta. Allar lendingar- og brautarstöðvar sem eru á Mars missa einfaldlega samband við jörðina í um tvær vikur. Með sjónsamskiptum verður samskiptatap vegna sólartengingar enn lengra, 10 til 15 vikur.“ Fyrir vélmenni eru slíkar eyður ekki sérstaklega ógnvekjandi. Slík einangrun veldur þeim ekki vandamálum, því þeim leiðist ekki, upplifa ekki einmanaleika og þurfa ekki að hitta ástvini sína. En fyrir fólk er þetta allt öðruvísi.
„Við leyfum því fræðilega séð að gangsetja tvo brautarsendar sem eru staðsettir á hringlaga braut um miðbaug 17300 km yfir yfirborði Mars,“ heldur Abraham áfram. Samkvæmt rannsókninni ættu þeir að vega 1500 kg hver, og hafa um borð sett af útstöðvum sem starfa á X-bandinu, Ka-bandinu og sjónsviðinu og vera knúið af sólarrafhlöðum með 20-30 kW afli. Þeir verða að styðja Delay Tolerant Network Protocol - í meginatriðum TCP/IP, hönnuð til að takast á við þær löngu seinkanir sem óhjákvæmilega munu eiga sér stað í milliplanetum. Hringbrautarstöðvarnar sem taka þátt í netinu verða að geta átt samskipti við geimfara og farartæki á yfirborði plánetunnar, við jarðstöðvar og hver við aðra.
„Þessi krosstenging er mjög mikilvæg vegna þess að hún dregur úr fjölda loftneta sem þarf til að senda gögn á 250 Mbps,“ segir Abraham. Hópur hans áætlar að sex 250 metra loftnet þurfi til að taka á móti 34 Mbps gögnum frá einum af svigrúmsendunum. Þetta þýðir að NASA mun þurfa að byggja þrjú loftnet til viðbótar á fjarskiptastöðum í djúpum geimnum, en þau taka mörg ár að byggja og eru mjög dýr. „En við teljum að tvær brautarstöðvar gætu deilt gögnunum og sent þau samtímis á 125 Mbps, þar sem annar sendir sendir annan helming gagnapakkans og hinn sendir hinn,“ segir Abraham. Jafnvel í dag geta 34 metra djúp geimsamskiptaloftnet samtímis tekið á móti gögnum frá fjórum mismunandi geimförum í einu, sem leiðir til þess að þrjú loftnet þarf að klára verkefnið. „Að taka á móti tveimur 125 Mbps útsendingum frá sama svæði himinsins þarf sama fjölda loftneta og að fá eina sendingu,“ útskýrir Abraham. "Fleiri loftnet er aðeins krafist ef þú þarft að hafa samskipti á meiri hraða."
Til að takast á við samtengingarvandamálið lagði teymi Abrahams til að senda gervihnött á loft á L4/L5 punkta sólar-Mars/Sólar-Jörðar. Síðan, á samtengingartímabilum, væri hægt að nota það til að senda gögn um sólina í stað þess að senda merki í gegnum hana. Því miður, á þessu tímabili mun hraðinn lækka í 100 Kbps. Einfaldlega sagt, það mun virka, en það sjúga.
Í millitíðinni þurfa framtíðargeimfarar á Mars að bíða í rúmar þrjár mínútur eftir að fá mynd af kettlingnum, að óteljandi töfum sem gætu orðið allt að 40 mínútur. Sem betur fer, áður en metnaður mannkyns leiðir okkur enn lengra en Rauðu plánetuna, mun netið milli plánetu nú þegar virka vel að mestu leyti.
Heimild: www.habr.com