«Радиожиілікте жұмыс істейтін технологияны жетілдіретін жер жоқтың қасы. Жеңіл шешімдер аяқталды»
26 жылғы 2018 қарашада Мәскеу уақытымен 22:53-те NASA тағы да жетістікке жетті - InSight зонды кейінірек «алты жарым минуттық сұмдық» деп аталып кеткен қайта кіру, түсу және қону маневрлерінен кейін Марс бетіне сәтті қонды. Қолайлы сипаттама, өйткені NASA инженерлері Жер мен Марс арасындағы байланыстың шамамен 8,1 минутқа созылуына байланысты ғарыш зондының планета бетіне сәтті қонғанын бірден біле алмады. Бұл терезеде InSight өзінің заманауи және қуатты антенналарына сене алмады - бәрі ескі UHF байланыстарына байланысты болды (бұл әдіс теледидар хабарлары мен рациялардан бастап Bluetooth құрылғыларына дейін бұрыннан қолданылған).
Нәтижесінде InSight күйі туралы маңызды деректер 401,586 МГц жиіліктегі радиотолқындар арқылы екі спутникке жіберілді -, WALL-E және EVE, олар кейіннен Жерде орналасқан 8 метрлік антенналарға 70 Кбит/с жылдамдықпен деректерді жіберді. Cubesats InSight-пен бір зымыранмен ұшырылды және олар қонуды бақылау және деректерді дереу үйге жіберу үшін оны Марсқа сапарында сүйемелдеді. Басқа орбиталық Марс кемелері, мысалы (MRS) ыңғайсыз жағдайда болды және бастапқыда қону құрылғысымен нақты уақытта хабар алмасуды қамтамасыз ете алмады. Бүкіл қону әрқайсысы екі эксперименттік чемодан өлшеміндегі Cubesat-қа байланысты болды деп айтпаймын, бірақ MRS ұзақ күткеннен кейін InSight-тен деректерді жібере алады.
InSight қонуы NASA-ның бүкіл коммуникациялық архитектурасын, яғни «Марс желісін» сынақтан өткізді. Орбиталық спутниктерге жіберілген InSight қондырғышының сигналы жерсеріктері істен шыққан жағдайда да Жерге жететін еді. WALL-E және EVE ақпаратты жылдам тасымалдау үшін қажет болды және олар мұны жасады. Егер бұл Cubsatlar қандай да бір себептермен жұмыс істемесе, MRS олардың рөлін ойнауға дайын болды. Олардың әрқайсысы әртүрлі жабдықтан тұратын әртүрлі терминалдар арқылы деректер пакеттерін бағыттайтын Интернетке ұқсас желіде түйін рөлін атқарды. Бүгінгі таңда олардың ең тиімдісі - 6 Мбит/с жылдамдықпен деректерді жіберуге қабілетті MRS (және бұл планетааралық миссиялар үшін қазіргі рекорд). Дегенмен, NASA бұрын әлдеқайда баяу жылдамдықпен жұмыс істеуге мәжбүр болды және болашақта деректерді әлдеқайда жылдам тасымалдауды қажет етеді.
ISP сияқты, NASA Интернет пайдаланушыларына мүмкіндік береді нақты уақыт режимінде ғарыш аппараттарымен байланыс.
Терең ғарыштық желі
NASA-ның ғарышта қатысуының артуымен, жетілдірілген байланыс жүйелері үнемі пайда болып, көбірек кеңістікті қамтиды: алдымен бұл төмен Жер орбитасы, содан кейін геосинхронды орбита және Ай болды, және көп ұзамай байланыс ғарышқа тереңдей түсті. Мұның бәрі 1 жылы американдықтар сәтті ұшырған алғашқы жерсерігі Explorer 1958-ден телеметрия алу үшін Нигерия, Сингапур және Калифорниядағы АҚШ әскери базаларын пайдаланатын шикі қол радиосынан басталды. Баяу, бірақ сөзсіз, бұл негіз қазіргі заманғы хабар алмасу жүйелеріне айналды.
Дуглас Абрахам, NASA-ның планетааралық желі дирекциясының стратегиялық және жүйелерді болжау бөлімінің басшысы ғарышта хабар алмасу үшін тәуелсіз дамыған үш желіні атап көрсетеді. Near Earth желісі төмен Жер орбитасында ғарыш аппараттарымен жұмыс істейді. "Бұл антенналар жиынтығы, негізінен 9 м-ден 12 м-ге дейін. Бірнеше үлкендері бар, 15-ден 18 м-ге дейін", - дейді Авраам. Содан кейін Жердің геосинхронды орбитасының үстінде бірнеше бақылау және деректер серіктері (TDRS) орналасқан. «Олар Жердің төмен орбитасындағы спутниктерге төмен қарап, олармен байланыса алады, содан кейін бұл ақпаратты TDRS арқылы жерге жібере алады», - деп түсіндіреді Авраам. «Бұл спутниктік деректерді беру жүйесі NASA ғарыш желісі деп аталады».
Бірақ тіпті TDRS Айдың орбитасынан тыс басқа планеталарға баратын ғарыш аппаратымен байланысу үшін жеткіліксіз болды. «Сондықтан бізге бүкіл күн жүйесін қамтитын желі құру керек болды. Және бұл терең ғарыш желісі, DSN », - дейді Абрахам. Martian Network кеңейтім болып табылады .
Көлемі мен жоспарларын ескере отырып, DSN аталған жүйелердің ең күрделісі болып табылады. Шын мәнінде, бұл диаметрі 34-тен 70 м-ге дейінгі үлкен антенналардың жиынтығы. Үш DSN сайтының әрқайсысында бірнеше 34м антенна және бір 70м антенна бар. Бір сайт Голдстонда (Калифорния), екіншісі Мадридте (Испания) және үшіншісі Канберрада (Австралия) орналасқан. Бұл учаскелер жер шарының айналасында шамамен 120 градус қашықтықта орналасқан және геосинхронды орбитадан тыс барлық ғарыш аппараттарын тәулік бойы қамтуды қамтамасыз етеді.
34м антенналар DSN негізгі жабдығы болып табылады және екі түрлі болады: ескі жоғары тиімді антенналар және салыстырмалы түрде жаңа толқындық антенналар. Айырмашылығы мынада: толқын өткізгіш антеннада сигналдарды түтік арқылы жер асты басқару бөлмесіне көрсететін бес нақты РЖ айнасы бар, бұл сигналдарды талдайтын электроника барлық кедергі көздерінен жақсырақ қорғалған. Жеке немесе 34-2 ыдыстан тұратын топтарда жұмыс істейтін 3 метрлік антенналар NASA-ға қажетті байланыстың көп бөлігін қамтамасыз ете алады. Бірақ 34 метрлік бірнеше антенналар үшін қашықтық тым ұзақ болатын ерекше жағдайларда, DSN басшылығы 70 м құбыжықтарды пайдаланады.
«Олар бірнеше жағдайда маңызды рөл атқарады», - дейді Авраам үлкен антенналар туралы. Біріншісі, ғарыш кемесі Жерден соншалықты алыс болғанда, онымен кішірек ыдысты пайдаланып байланыс орнату мүмкін болмайды. «Жақсы мысалдар Плутоннан әлдеқайда асып кеткен «Жаңа көкжиектер» миссиясы немесе күн жүйесінен тыс орналасқан «Вояджер» ғарыш кемесі болуы мүмкін. Тек 70 метрлік антенналар оларға өтіп, олардың деректерін Жерге жеткізе алады », - деп түсіндіреді Авраам.
70 метрлік ыдыс-аяқ ғарыш кемесі орбитаға кіру сияқты жоспарланған сыни жағдайға байланысты немесе бірдеңе дұрыс емес болғандықтан, күшейткіш антеннаны басқара алмаған кезде де қолданылады. Мысалы, 70 метрлік антенна Аполлон 13-ті Жерге қауіпсіз қайтару үшін пайдаланылды. Ол сондай-ақ Нил Армстронгтың «Адам үшін кішігірім қадам, адамзат үшін үлкен қадам» деген атақты жолын қабылдады. Бүгінгі күні де DSN әлемдегі ең озық және сезімтал байланыс жүйесі болып қала береді. “Бірақ көптеген себептерге байланысты ол өз шегіне жетті”,— деп ескертеді Ыбырайым. «Радиожиілікте жұмыс істейтін технологияны жетілдіретін еш жерде дерлік жоқ. Қарапайым шешімдер таусылуда».
Бір-бірінен 120 градус қашықтықта орналасқан үш жерүсті станциясы
Канберрадағы DSN нөмірлері
Мадридтегі DSN кешені
Голдстоундағы DSN
Реактивті қозғалыс зертханасындағы басқару бөлмесі
Радио және одан кейінгі нәрсе
Бұл оқиға жаңа емес. Терең ғарыштық байланыстардың тарихы жиіліктерді ұлғайту және толқын ұзындығын қысқарту үшін тұрақты күрестен тұрады. Explorer 1 108 МГц жиіліктерді пайдаланды. Содан кейін NASA 1-ден 2 ГГц-ке дейінгі L диапазонындағы жиіліктерді қолдайтын үлкенірек, жақсырақ антенналарды енгізді. Содан кейін 2-ден 4 ГГц-ке дейінгі жиіліктегі S-диапазонының кезегі келді, содан кейін агенттік 7-11,2 ГГц жиіліктегі X диапазонына ауысты.
Бүгінгі таңда ғарыштық байланыс жүйелері қайтадан өзгерістерге ұшырауда – енді олар 26-40 ГГц диапазонына, Ка-диапазонына көшуде. «Бұл тенденцияның себебі толқын ұзындығы неғұрлым қысқа болса және жиіліктер неғұрлым жоғары болса, соғұрлым көп деректер жылдамдығын алуға болады», - дейді Авраам.
Тарихи тұрғыдан NASA-да коммуникацияның даму жылдамдығы айтарлықтай жоғары болғанын ескерсек, оптимизмнің себептері бар. 2014 жылғы Реактивті қозғалыс зертханасының зерттеу жұмысында салыстыру үшін келесі өткізу деректері келтірілген: Егер біз кәдімгі iPhone фотосуретін Юпитерден Жерге тасымалдау үшін Explorer 1 коммуникациялық технологияларын пайдаланатын болсақ, бұл қазіргі заманғы Ғаламнан 460 есе көп уақытты алады. 2 жылдардағы 4 және 1960 пионерлерге 633 000 жыл керек еді. 9 жылғы Mariner 1971 мұны 55 сағатта жасаған болар еді. Бүгін MPC үш минутты алады.
Жалғыз мәселе, әрине, ғарыш аппараттары қабылдайтын деректер көлемі тасымалдау мүмкіндіктерінің өсуінен тезірек болмаса, дәл солай жылдам өсуде. 40 жылдан астам жұмыс істеген Voyagers 1 және 2 5 ТБ ақпарат шығарды. 2020 жылы ұшырылуы жоспарланған NISAR Earth Science спутнигі айына 85 ТБ деректер шығарады. Ал егер Жердің спутниктері мұны жасауға әбден қабілетті болса, планеталар арасында деректердің мұндай көлемін тасымалдау - мүлде басқа әңгіме. Тіпті салыстырмалы түрде жылдам MRS 85 ТБ деректерді 20 жыл бойы Жерге жібереді.
«2020 жылдардың соңы мен 2030 жылдардың басында Марсты зерттеуге арналған деректерді берудің болжамды жылдамдығы 150 Мбит/с немесе одан жоғары болады, сондықтан есептеп көрейік», - дейді Авраам. – Егер бізден Марсқа дейінгі максималды қашықтықта MPC класындағы ғарыш кемесі Жердегі 1 метрлік антеннаға шамамен 70 Мбит/с жылдамдықты жібере алса, 150 Мбит/с жылдамдықпен байланыс орнату үшін 150 70 метрлік антенналар жиыны қажет болады. . Иә, әрине, біз бұл абсурдты аздап азайтудың ақылды жолдарын таба аламыз, бірақ мәселе анық: 150 Мбит / с жылдамдықта планетааралық байланысты ұйымдастыру өте қиын. Сонымен қатар, бізде рұқсат етілген жиіліктердің спектрі таусылып жатыр».
Авраам көрсеткендей, S немесе X диапазонында жұмыс істейтін, 25 Мбит/с сыйымдылығы бар бір миссия барлық қолжетімді спектрді алады. Ka-диапазонында көбірек орын бар, бірақ өткізу қабілеті 150 Мбит/с болатын Марстың екі серігі ғана бүкіл спектрді алады. Қарапайым сөзбен айтқанда, ғаламшараралық интернет жұмыс істеу үшін тек радионы ғана емес, ол лазерлерге сүйенеді.
Оптикалық байланыстың пайда болуы
Лазерлер футуристік болып көрінеді, бірақ оптикалық байланыс идеясын 1880 жылдары Александр Грэм Белл берген патенттен табуға болады. Белл өте тар сәулеге бағытталған күн сәулесі дыбыстардың әсерінен тербелетін шағылыстыратын диафрагмаға бағытталған жүйені жасады. Тербеліс линза арқылы шикі фотодетекторға өтетін жарықтың өзгеруіне себеп болды. Фотодетектордың кедергісінің өзгеруі телефон арқылы өтетін токты өзгертті.
Жүйе тұрақсыз болды, дыбыс деңгейі өте төмен болды және Белл ақыры бұл идеядан бас тартты. Бірақ шамамен 100 жылдан кейін лазерлермен және оптикалық талшықтармен қаруланған NASA инженерлері бұрынғы тұжырымдамаға қайта оралды.
«Біз РЖ жүйелерінің шектеулерін білдік, сондықтан 1970 жылдардың аяғында, 1980 жылдардың басында JPL ғарыштық лазерлердің көмегімен хабарларды терең ғарыштан жіберу мүмкіндігін талқылай бастады», - деді Авраам. Терең ғарыштық оптикалық байланыста не болатынын және мүмкін еместігін жақсырақ түсіну үшін зертхана 1980-ші жылдардың соңында төрт жылдық зерттеуге, Deep Space Relay Stellite System (DSRSS) тапсырды. Зерттеу маңызды сұрақтарға жауап беруі керек еді: ауа-райы мен көріну проблемалары туралы не айтасыз (бұлттардың арасынан радиотолқындар оңай өтеді, ал лазерлер өте алмайды)? Күн-Жер-зонд бұрышы тым өткір болып кетсе ше? Жердегі детектор әлсіз оптикалық сигналды күн сәулесінен ажырата ала ма? Ақырында, мұның бәрі қанша тұрады және оған тұрарлық па? “Біз әлі де осы сұрақтарға жауап іздейміз”,— дейді Ыбырайым. «Алайда, жауаптар оптикалық деректерді беру мүмкіндігін растайды».
DSRSS Жер атмосферасының үстіндегі нүкте оптикалық және радиобайланыс үшін ең қолайлы болады деп болжады. Орбиталық станцияда орнатылған оптикалық байланыс жүйесі кез келген жердегі сәулеттен, оның ішінде 70 метрлік антенналардан да жақсы жұмыс істейді деп мәлімделді. Ол 10 метрлік ыдысты Жерге жақын орбитаға орналастырып, кейін оны геосинхронды деңгейге көтеруі керек еді. Дегенмен, мұндай жүйенің құны - ыдысы бар спутниктен, ұшыру зымыраны мен бес пайдаланушы терминалынан тұратын - өте жоғары болды. Оның үстіне зерттеуге спутник істен шыққан жағдайда іске қосылатын қажетті қосалқы жүйенің құны да кірмеді.
Бұл жүйе ретінде зертхана DRSS-пен бір уақытта зертханада жүргізілген Ground Based Advanced Technology Study (GBATS) сипатталған жердің архитектурасын қарастыра бастады. GBATS-те жұмыс істеген адамдар екі балама ұсыныс жасады. Біріншісі, экватордың айналасында бір-бірінен 10 градус қашықтықта орналасқан 60 метрлік антенналары мен метрлік қосалқы антенналары бар алты станцияны орнату. Станцияларды жыл күндерінің кем дегенде 66% ашық болатын тау шыңдарына салу керек болды. Осылайша, 2-3 станция әрқашан кез келген ғарыш аппаратына көрінетін болады және олардың ауа райы әртүрлі болады. Екінші нұсқа - үш топқа топтастырылған және бір-бірінен 120 градус қашықтықта орналасқан тоғыз станция. Әр топтың ішіндегі станциялар бір-бірінен 200 км қашықтықта орналасуы керек, сонда олар көзге түсетіндей, бірақ әртүрлі ауа райы ұяшықтарында.
GBATS архитектурасы ғарыштық тәсілге қарағанда арзанырақ болды, бірақ оларда да проблемалар болды. Біріншіден, сигналдар Жер атмосферасы арқылы өтуі керек болғандықтан, күндізгі қабылдау жарықтандырылған аспанға байланысты түнгі қабылдаудан әлдеқайда нашар болады. Ақылды орналастыруға қарамастан, жердегі оптикалық станциялар ауа райына байланысты болады. Лазерді жердегі станцияға бағыттаған ғарыш кемесі ақырында ауа-райының қолайсыз жағдайларына бейімделіп, бұлттармен жабылмаған басқа станциямен байланысты қалпына келтіруге мәжбүр болады.
Дегенмен, проблемаларға қарамастан, DSRSS және GBATS жобалары терең ғарыштық оптикалық жүйелер мен NASA инженерлерінің заманауи әзірлемелерінің теориялық негізін қалады. Мұндай жүйені құру және оның өнімділігін көрсету ғана қалды. Бақытымызға орай, бұл бірнеше ай ғана болды.
Жобаны іске асыру
Бұл уақытқа дейін ғарышта оптикалық деректерді беру орын алып үлгерді. Бірінші сынақ 1992 жылы Галилео зонды Юпитерге бет алған кезде және 60 см Үстелдік тау обсерваториясының телескопынан және 1,5 м USAF Starfire оптикалық телескопынан лазерлік импульстардың жиынтығын сәтті қабылдау үшін өзінің жоғары ажыратымдылығы бар камерасын Жерге қарай бұрған кезде жасалды. Нью-Мексикода. Сол кезде Галилео Жерден 1,4 миллион км қашықтықта болды, бірақ екі лазер сәулесі де оның камерасына түсті.
Жапондық және Еуропалық ғарыш агенттіктері де Жер орбитасында жерүсті станциялары мен спутниктер арасында оптикалық байланыс орната алды. Содан кейін олар екі жерсерік арасында 50 Мбит/с байланыс орната алды. Бірнеше жыл бұрын неміс командасы Жер орбитасындағы NFIRE спутнигі мен Испанияның Тенерифе қаласындағы жерүсті станциясы арасында 5,6 Гбит/с когерентті оптикалық екі жақты байланыс орнатты. Бірақ бұл жағдайлардың барлығы Жерге жақын орбитаға байланысты болды.
Күн жүйесіндегі басқа планетаның айналасындағы орбитада жерүсті станциясы мен ғарыш аппаратын байланыстыратын ең алғашқы оптикалық байланыс 2013 жылдың қаңтарында орнатылды. Мона Лизаның 152 x 200 пиксельдік ақ-қара кескіні NASA-ның Годдард ғарыштық ұшу орталығындағы келесі буын спутниктік лазерлік диапазон станциясынан Айды барлау орбитасына (LRO) 300 бит/с жылдамдықпен жіберілді. Қарым-қатынас бір жақты болды. LRO Жерден алынған кескінді кәдімгі радио арқылы кері жіберді. Кескінге аздап бағдарламалық құрал қатесін түзету қажет болды, бірақ бұл кодтаусыз оны тану оңай болды. Ал ол кезде Айға әлдеқайда қуатты жүйені ұшыру жоспарланған болатын.
2013 жылы Lunar Reconnaissance Orbiter жобасынан: Жер атмосферасы (сол жақта) жіберген жіберу қателерін жою үшін Годдард ғарыштық ұшу орталығының ғалымдары CD және DVD дискілерінде жиі қолданылатын Рид-Соломон қателерін түзетуді (оң жақта) қолданды. Әдеттегі қателерге жетіспейтін пикселдер (ақ) және жалған сигналдар (қара) жатады. Ақ жолақ жіберудегі сәл кідірісті білдіреді.
«» (LADEE) 6 жылдың 2013 қазанында Айдың орбитасына шықты және бір аптадан кейін деректерді беру үшін өзінің импульстік лазерін іске қосты. Бұл жолы NASA сол бағытта 20 Мбит/с жылдамдықпен және кері бағытта рекордтық 622 Мбит/с жылдамдықпен екі жақты байланысты ұйымдастыруға тырысты. Жалғыз мәселе миссияның қысқа мерзімі болды. LRO оптикалық байланысы бірнеше минут қана жұмыс істеді. LADEE өзінің лазерімен барлығы 16 күн бойы 30 сағат байланыста болды. Бұл жағдай 2019 жылдың маусым айына жоспарланған Лазерлік коммуникацияларды көрсету жерсерігі (LCRD) ұшырылған кезде өзгеруі керек. Оның міндеті - ғарыштағы болашақ байланыс жүйелері қалай жұмыс істейтінін көрсету.
LCRD NASA реактивті қозғалыс зертханасында MIT-дегі Линкольн зертханасымен бірлесіп әзірленуде. Оның екі оптикалық терминалы болады: біреуі төмен Жер орбитасында байланыс үшін, екіншісі терең кеңістікке арналған. Біріншісі дифференциалды фазалық ауыстыруды (DPSK) пайдалануы керек. Таратқыш 2,88 ГГц жиілікте лазерлік импульстарды жібереді. Бұл технологияны пайдалана отырып, әрбір бит дәйекті импульстердің фазалық айырмашылығымен кодталады. Ол 2,88 Гбит/с жылдамдықта жұмыс істей алады, бірақ ол көп қуатты қажет етеді. Детекторлар тек жоғары энергиялық сигналдардағы импульстік айырмашылықтарды анықтауға қабілетті, сондықтан DPSK Жерге жақын байланыстармен тамаша жұмыс істейді, бірақ бұл энергияны сақтау қиын болатын терең кеңістік үшін ең жақсы әдіс емес. Марстан жіберілген сигнал Жерге жеткенге дейін энергиясын жоғалтады, сондықтан LCRD терең кеңістікпен оптикалық байланысты көрсету үшін тиімдірек технологияны, импульстік фазалық модуляцияны пайдаланады.
NASA инженерлері LADEE-ді тестілеуге дайындайды
2017 жылы инженерлер термовакуумдық камерада ұшу модемдерін сынақтан өткізді
«Негізі, бұл фотондарды санау», - деп түсіндіреді Авраам. – Байланыс үшін бөлінген қысқа мерзім бірнеше уақыт сегменттеріне бөлінеді. Деректерді алу үшін әр бос орындардағы фотондардың детектормен соқтығысқан-соқтығыспағанын тексеру керек. FIM-де деректер осылайша кодталады. Бұл Морзе коды сияқты, тек өте жоғары жылдамдықта. Белгілі бір сәтте жарқыл бар немесе жоқ, және хабарлама жыпылықтау тізбегі арқылы кодталған. «Ол DPSK-тен әлдеқайда баяу болса да, біз әлі де Марсқа дейінгі қашықтықта ондаған немесе жүздеген Мбит/с жылдамдықпен оптикалық байланысты ұйымдастыра аламыз», - деп қосады Абрахам.
Әрине, LCRD жобасы тек осы екі терминалға қатысты емес. Ол сондай-ақ кеңістікте Интернет түйіні ретінде жұмыс істеуі керек. Жер бетінде LCRD жұмыс істейтін үш станция болады: біреуі Нью-Мексикодағы Уайт құмда, біреуі Калифорниядағы Үстел тауында және екіншісі Гавайи немесе Мауи аралында. Ондағы ой – станциялардың бірінде ауа-райы қолайсыз болған жағдайда бір жерүсті станциядан екіншісіне ауысуды сынау. Миссия сонымен қатар деректерді таратқыш ретінде LCRD жұмысын тексереді. Станциялардың бірінің оптикалық сигналы спутникке барады, содан кейін басқа станцияға жіберіледі - мұның бәрі оптикалық байланыс арқылы.
Деректерді дереу тасымалдау мүмкін болмаса, LCRD оны сақтайды және мүмкін болған кезде тасымалдайды. Деректер шұғыл болса немесе бортында сақтау орны жеткіліксіз болса, LCRD оны Ka-диапазон антеннасы арқылы дереу жібереді. Сонымен, болашақ таратқыш спутниктердің прекурсоры, LCRD гибридті радиооптикалық жүйе болады. NASA 2030-шы жылдардағы терең ғарышты зерттеуді қолдайтын планетааралық желіні ұйымдастыру үшін NASA Марстың айналасындағы орбитаға дәл осындай қондырғыны орналастыруы керек.
Марсты желіге қосу
Соңғы бір жылда Авраамның командасы 2019 жылдың мамыр айында Францияда өтетін SpaceOps конференциясында ұсынылатын терең ғарыштық байланыстардың болашағын сипаттайтын екі мақала жазды. Біреуі жалпы ғарыштық байланыстарды сипаттайды, екіншісі (««) Қызыл ғаламшардағы астронавттарға Интернетке ұқсас қызмет көрсетуге қабілетті инфрақұрылымның егжей-тегжейлі сипаттамасын ұсынды.
Деректерді берудің ең жоғары орташа жылдамдығының бағалаулары жүктеп алу үшін шамамен 215 Мбит/с және жүктеп салу үшін 28 Мбит/с болды. Марс интернеті үш желіден тұрады: жер бетіндегі зерттеу аймағын қамтитын WiFi, жер бетінен деректерді жіберетін планеталық желі және жер үсті желісі, осы деректерді қабылдауға және жауаптарды жіберуге жауапты үш сайты бар терең ғарыштық байланыс желісі. Марсқа оралу.
«Мұндай инфрақұрылымды дамыту кезінде көптеген мәселелер туындайды. Ол Марсқа дейінгі максималды қашықтықта 2,67 AU болса да сенімді және тұрақты болуы керек. Марс Күннің артына жасырынған кезде, күннің керемет қосылу кезеңдерінде», - дейді Авраам. Мұндай қосылыс екі жылда бір рет болады және Марспен байланысты толығымен үзеді. «Бүгін біз онымен күресе алмаймыз. Марста орналасқан барлық қону және орбиталық станциялар шамамен екі апта бойы Жермен байланысын жоғалтады. Оптикалық байланыс кезінде күн қосылымына байланысты байланысты жоғалту одан да ұзақ болады, 10-15 апта». Роботтар үшін мұндай бос орындар ерекше қорқынышты емес. Мұндай оқшаулау оларға қиындық тудырмайды, өйткені олар жалықпайды, жалғыздықты бастан кешірмейді, жақын адамдарын көрудің қажеті жоқ. Бірақ адамдар үшін бұл мүлде олай емес.
«Сондықтан біз теориялық тұрғыдан Марс бетінен 17300 1500 км биіктікте дөңгелек экваторлық орбитаға орналастырылған екі орбиталық таратқышты іске қосуға рұқсат етеміз», - деп жалғастырды Авраам. Зерттеуге сәйкес, олардың әрқайсысының салмағы 20 кг, X диапазонында, Ка-диапазонында және оптикалық диапазонда жұмыс істейтін терминалдар жиынтығын алып жүруі және қуаттылығы 30-XNUMX кВт күн батареяларынан қуат алуы керек. Олар кешігуге төзімді желі протоколын қолдауы керек - негізінен TCP/IP, планетааралық желілер сөзсіз бастан кешіретін жоғары кідірістерді өңдеуге арналған. Желіге қатысатын орбиталық станциялар ғарышкерлермен және планетаның бетіндегі көліктермен, жердегі станциялармен және бір-бірімен байланыса алуы керек.
«Бұл қиылысу өте маңызды, себебі ол деректерді 250 Мбит/с жылдамдықпен жіберуге қажетті антенналардың санын азайтады», - дейді Авраам. Оның командасы орбиталық таратқыштардың бірінен 250 Мбит/с деректерді алу үшін 34 метрлік алты антенна массиві қажет деп есептейді. Бұл NASA терең ғарыштық байланыс орындарында қосымша үш антенна салу керек дегенді білдіреді, бірақ олардың құрылысына жылдар қажет және өте қымбат. «Бірақ біз екі орбиталық станция деректерді өзара бөлісіп, оны бір уақытта 125 Мбит/с жылдамдықпен жібере алады деп ойлаймыз, мұнда бір таратқыш деректер пакетінің жартысын жібереді, ал екіншісі екіншісін жібереді», - дейді Абрахам. . Қазірдің өзінде тереңдігі 34 метрлік ғарыштық байланыс антенналары бір уақытта төрт түрлі ғарыш аппаратынан деректерді қабылдай алады, нәтижесінде тапсырманы орындау үшін үш антенна қажет. «Аспанның бір аймағынан 125 Мбит/с екі жіберуді қабылдау үшін бір хабарды қабылдау үшін қажет антенналардың саны бірдей қажет», - деп түсіндіреді Авраам. «Қосымша антенналар тек жоғары жылдамдықта байланысу қажет болса ғана қажет.»
Күнге қосылу мәселесін шешу үшін Ыбырайымның командасы Күн-Марс/Күн-Жер орбитасының L4/L5 нүктелеріне таратқыш спутнигін ұшыруды ұсынды. Содан кейін, қосылу кезеңдерінде ол арқылы сигналдарды жіберудің орнына, Күннің айналасында деректерді жіберу үшін пайдалануға болады. Өкінішке орай, осы кезеңде жылдамдық 100 Кбит/с дейін төмендейді. Қарапайым сөзбен айтқанда, ол жұмыс істейді, бірақ сорғыш.
Әзірше, Марста ғарышкер болу үшін 40 минутқа созылатын кідірістерді есептемегенде, котенканың суретін алу үшін үш минуттан сәл астам күтуге тура келеді. Бақытымызға орай, адамзаттың амбициялары бізді Қызыл планетадан да алысқа апарған кезде, планетааралық интернет көп жағдайда жақсы жұмыс істейді.
Ақпарат көзі: www.habr.com