«Радиожыштыктарда иштеген технологияны өркүндөтүүгө дээрлик эч жерде жок. Жеңил чечимдердин аягы"
26-жылдын 2018-ноябрында Москва убактысы боюнча саат 22:53тө NASA кайрадан ийгиликке жетишти - InSight зонду Марстын бетине кайра кирүү, түшүү жана конуу маневрларынан кийин ийгиликтүү конду, алар кийинчерээк "алты жарым мүнөттүк коркунуч" деп аталды. НАСАнын инженерлери Жер менен Марстын ортосундагы байланыштын 8,1 мүнөткө созулушуна байланыштуу космостук зонд планетанын бетине ийгиликтүү түшкөнүн дароо биле алышкан эмес. Бул терезеде InSight өзүнүн заманбап жана күчтүү антенналарына ишене алган жок - баары эски модада UHF байланыштарынан көз каранды (бул ыкма көптөн бери телеберүүлөрдө жана рациялардан баштап, Bluetooh түзмөктөрүнө чейин колдонулуп келген).
Натыйжада, InSight абалы жөнүндө критикалык маалыматтар эки спутникке 401,586 МГц жыштыгы менен радиотолкундар боюнча берилген -, WALL-E жана EVE, алар андан кийин 8 Кбит/сек ылдамдыкта маалыматтарды Жерде жайгашкан 70 метрлик антенналарга өткөрүштү. Cubesats InSight менен бир ракетада учурулган жана алар конууну байкоо жана маалыматтарды дароо үйгө жеткирүү үчүн аны Марска сапарында коштоп жүрүшкөн. сыяктуу орбиталык башка марстык кораблдер (MRS), ыңгайсыз абалда болушкан жана адегенде конуучу менен реалдуу убакытта кабарлашууну камсыз кыла алышкан эмес. Бүт конуу ар бири эки эксперименталдык чемодан өлчөмүндөгү Cubesatтарга көз каранды деп айтууга болбойт, бирок MRS дагы көп күткөндөн кийин InSightтан маалыматтарды өткөрүп бере алат.
InSight конуусу чындыгында НАСАнын бүт байланыш архитектурасын, "Марс тармагын" сыноодон өткөрдү. Орбиталык спутниктерге берилген InSight конуучу аппаратынын сигналы, спутниктер иштебей калса да, баары бир Жерге жетмек. WALL-E жана EVE тез маалымат берүү үчүн керек болчу жана алар муну жасашты. Бул Cubsatlar кандайдыр бир себептер менен иштебей калса, MRS алардын ролун ойноого даяр болчу. Алардын ар бири Интернетке окшош тармактын түйүнүнүн милдетин аткарып, маалымат пакеттерин ар кандай жабдуулардан турган ар кандай терминалдар аркылуу багытташты. Бүгүнкү күндө алардын эң эффективдүүсү – 6 Мбит/сек ылдамдыкта маалыматтарды берүүгө жөндөмдүү MRS (жана бул планеталар аралык миссиялар үчүн учурдагы рекорд). Бирок, NASA мурун бир топ жайыраак ылдамдыкта иштеши керек болчу - жана келечекте маалыматтарды тезирээк өткөрүп берүү керек болот.
Сиздин ISP сыяктуу, NASA Интернет колдонуучуларга мүмкүнчүлүк берет реалдуу убакытта космостук аппараттар менен байланыш.
Deep Space Network
НАСАнын космосто катышуусунун көбөйүшү менен өркүндөтүлгөн байланыш системалары тынымсыз пайда болуп, барган сайын көбүрөөк мейкиндикти камтыйт: адегенде ал төмөн Жер орбитасы, андан кийин геосинхрондук орбита жана Ай, жана көп өтпөй байланыштар космоско тереңдеп кирди. Мунун баары 1-жылы америкалыктар ийгиликтүү учурган биринчи спутник болгон Explorer 1958ден телеметрияны алуу үчүн АКШнын Нигериядагы, Сингапурдагы жана Калифорниядагы аскер базаларын колдонгон чийки колдук радиодон башталды. Акырындык менен, бирок бул негиз бүгүнкү күндүн өнүккөн билдирүү системаларына айланды.
Дуглас Абрахам, НАСАнын Планеталар аралык тармактар дирекциясынын стратегиялык жана системалык прогноздоо бөлүмүнүн башчысы космосто кабарлашуу үчүн өз алдынча иштелип чыккан үч тармакты баса белгилейт. Near Earth Network Жердин төмөн орбитасында космостук аппараттар менен иштейт. "Бул антенналардын жыйындысы, көбүнчө 9мдан 12мге чейин. Бир нече чоңу бар, 15мден 18мге чейин", — дейт Ыбрайым. Андан кийин, Жердин геосинхрондук орбитасынын үстүндө бир нече байкоочу жана маалымат спутниктери (TDRS) бар. "Алар Жердин төмөн орбитасындагы спутниктерди ылдый карап, алар менен байланышып, андан кийин бул маалыматты TDRS аркылуу жерге бере алышат", - деп түшүндүрөт Ыбрайым. "Бул спутниктик маалыматтарды берүү системасы NASA космостук тармагы деп аталат."
Бирок ал тургай TDRS Айдын орбитасынан башка планеталарга чейин барган космостук аппарат менен байланышууга жетишсиз болгон. «Ошондуктан биз бүткүл күн системасын камтыган тармак түзүшүбүз керек болчу. Жана бул Deep Space Network, DSN ", - дейт Авраам. Martian Network кеңейтүү болуп саналат .
Көлөмүн жана пландарын эске алганда, DSN саналып өткөн системалардын эң татаалы болуп саналат. Чынында, бул диаметри 34 70 м чейин чоң антенналардын жыйындысы болуп саналат. Үч DSN сайтынын ар биринде бир нече 34м антенна жана бир 70м антенна бар. Бир сайт Голдстоундо (Калифорния), экинчиси Мадриддин жанында (Испания), үчүнчүсү Канберрада (Австралия) жайгашкан. Бул сайттар дүйнө жүзү боюнча болжол менен 120 градус аралыкта жайгашкан жана геосинхрондук орбитадан тышкары бардык космостук аппараттар үчүн XNUMX/XNUMX камтууну камсыз кылат.
34м антенналар DSNдин негизги жабдуулары болуп саналат жана эки түрдүү болот: эски жогорку эффективдүү антенналар жана салыштырмалуу жаңы толкун өткөргүч антенналар. Айырмачылыгы, толкун өткөргүч антеннасынын беш так RF күзгүсү бар, алар сигналдарды түтүк аркылуу жер астындагы башкаруу бөлмөсүнө чагылдырат, мында ал сигналдарды талдоочу электроника тоскоолдуктардын бардык булактарынан жакшыраак корголот. 34 метрлик антенналар жекече же 2-3 табактан турган топтордо иштеп, НАСАга керектүү байланыштын көбүн камсыздай алат. Бирок бир нече 34м антенналар үчүн аралыктар өтө узун болуп калган өзгөчө учурларда, DSN жетекчилиги 70м желмогуздарды колдонот.
"Алар бир нече учурларда маанилүү ролду ойнойт", - дейт Ыбрайым чоң антенналар. Биринчиси, космостук кеме Жерден ушунчалык алыс жайгашкандыктан, аны менен кичинекей идиш менен байланыш түзүү мүмкүн болбой калат. «Жакшы мисалдар катары Плутондон алда канча ары учуп кеткен «Жаңы горизонт» миссиясы же Күн системасынын сыртында жайгашкан «Вояджер» космостук кемеси боло алат. 70 метрлик антенналар гана аларга өтүп, алардын маалыматтарын Жерге жеткире алат ", - деп түшүндүрөт Ыбрайым.
70 метрлик идиштер космостук кеме орбитага кирүү сыяктуу пландаштырылган критикалык кырдаалдан улам, же бир нерсе туура эмес болуп кеткендиктен, күчөткүч антеннаны иштете албай калганда да колдонулат. Мисалы, 70 метрлик антенна Аполлон 13 учагын жерге аман-эсен кайтаруу үчүн колдонулган. Ал ошондой эле Нил Армстронгдун "Адам үчүн кичинекей кадам, адамзат үчүн чоң кадам" деген атактуу линиясын кабыл алган. Ал эми бүгүнкү күндө да DSN дүйнөдөгү эң өнүккөн жана сезимтал байланыш системасы бойдон калууда. «Бирок көп себептерден улам ал өз чегине жетти»,— деп эскертет Ыбрайым. «Радиожыштыктарда иштеген технологияны өркүндөтүүгө дээрлик эч жерде жок. Жөнөкөй чечимдер түгөнүп баратат».
120 градус аралыкта жайгашкан үч жер үстүндөгү станция
Канберрадагы DSN плиталары
Мадриддеги DSN комплекси
Голдстоундогу DSN
Реактивдүү кыймыл лабораториясынын башкаруу бөлмөсү
Радио жана андан кийин эмне болот
Бул окуя жаңы эмес. Терең космостук байланыштын тарыхы жыштыктарды көбөйтүү жана толкун узундуктарын кыскартуу үчүн туруктуу күрөштөн турат. Explorer 1 108 МГц жыштыктарды колдонгон. Андан кийин NASA L-диапазондогу жыштыктарды 1ден 2 ГГцке чейин колдогон чоңураак, жакшыраак антенналарды киргизди. Андан кийин 2ден 4 ГГцге чейинки жыштыктагы S-диапазонун кезеги келди, андан кийин агенттик 7-11,2 ГГц жыштыгы менен X диапазонуна өттү.
Бугунку кунде космостук байланыш системалары кайрадан езгеруу-лерге дуушар болууда — азыр алар 26—40 ГГц диапазонуна — Ка-диапазонго отуп жатышат. "Бул тенденциянын себеби, толкун узундуктары жана жыштыктары канчалык кыска болсо, ошончолук көп маалымат ылдамдыгын ала аласыз", - дейт Ыбрайым.
Тарыхый жактан НАСАда байланыштын өнүгүү ылдамдыгы кыйла жогору болгонун эске алганда, оптимизмдин себептери бар. Реактивдүү кыймылдаткыч лабораториясынын 2014-жылдагы илимий макаласында салыштыруу үчүн өткөрүү жөндөмдүүлүгү боюнча төмөнкү маалыматтар келтирилген: эгер биз Юпитерден Жерге кадимки iPhone сүрөтүн жөнөтүү үчүн Explorer 1дин байланыш технологиясын колдонсок, анда бул ааламдын азыркы жашынан 460 эсе көп убакытты талап кылат. 2-жылдардагы 4 жана 1960-пионерлерге 633 000 жыл керек болмок. 9-жылкы Mariner 1971 муну 55 саатта жасамак. Бүгүн MPC үч мүнөт талап кылынат.
Бир гана көйгөй, албетте, космостук аппараттар тарабынан кабыл алынган маалыматтардын көлөмү, берүү мүмкүнчүлүктөрүнүн өсүшүнө караганда тезирээк болбосо, ошондой эле тез өсүп жатат. 40 жылдан ашык иштеген Voyagers 1 жана 2 5 ТБ маалымат чыгарган. 2020-жылы учуруу пландалган NISAR Earth Science спутниги айына 85 ТБ маалымат чыгарат. Ал эми Жердин спутниктери муну ишке ашырууга толук жөндөмдүү болсо, планеталар арасында мындай көлөмдөгү маалыматтарды өткөрүп берүү - бул таптакыр башка окуя. Салыштырмалуу ылдам MRS да 85 жыл бою 20 ТБ маалыматтарды Жерге өткөрүп берет.
"2020-жылдардын аягында жана 2030-жылдардын башында Марсты изилдөө үчүн маалыматтарды берүүнүн болжолдуу ылдамдыгы 150 Мбит / с же андан жогору болот, ошондуктан математиканы жасайлы" дейт Авраам. – Эгерде бизден Марска максималдуу аралыкта жайгашкан MPC классындагы космостук аппарат Жердеги 1 метрлик антеннага болжол менен 70 Мбит/сек ылдамдыкты жөнөтө алса, анда 150 Мбит/сек ылдамдыкта байланышты орнотуу үчүн 150 70 метрлик антенналардын массивдери талап кылынат. Ооба, албетте, биз бул абсурд сумманы бир аз кыскартуу үчүн акылдуу жолдорду ойлоп таба алабыз, бирок көйгөй бар экени айдан ачык: 150 Мбит/сек ылдамдыкта планеталар аралык байланышты уюштуруу өтө кыйын. Мындан тышкары, бизде уруксат берилген жыштыктардын спектри түгөнүп баратат».
Ыбрайым көрсөткөндөй, S же X тилкесинде иштеген, 25 Мбит/сек кубаттуулуктагы бир миссия бардык жеткиликтүү спектрди ээлейт. Ка-топто көбүрөөк мейкиндик бар, бирок 150 Мбит/сек өткөрүү жөндөмдүүлүгү менен Марстын эки гана спутниги бүт спектрди ээлейт. Жөнөкөй сөз менен айтканда, планеталар аралык интернет иштөө үчүн жөн гана радиону талап кылбайт - ал лазерлерге таянат.
Оптикалык байланыштын пайда болушу
Лазерлер футуристтик угулат, бирок оптикалык байланыш идеясы 1880-жылдары Александр Грэм Белл тарабынан берилген патенттен байкалат. Белл абдан тар нурга багытталган күн нуру үндөрдүн таасиринен титиреп турган чагылтуу диафрагмага багытталган системаны иштеп чыкты. Термелүүлөр чийки фотодетекторго линза аркылуу өткөн жарыктын өзгөрүшүнө алып келген. Фотодетектордун каршылыгынын өзгөрүшү телефон аркылуу агып жаткан токту өзгөрттү.
Система туруксуз болгон, үнү өтө төмөн болгон жана Белл акыры бул идеядан баш тарткан. Бирок дээрлик 100 жыл өткөндөн кийин лазер жана була-оптика менен куралданган NASA инженерлери ошол эски концепцияга кайтып келишти.
"Биз радио жыштык системаларынын чектөөлөрү жөнүндө билчүбүз, ошондуктан 1970-жылдардын аягында, 1980-жылдардын башында Реактивдүү кыймыл лабораториясында алар космостук лазерлердин жардамы менен терең космостон кабарларды берүү мүмкүнчүлүгүн талкуулай башташты" деди Авраам. Терең космостук оптикалык байланышта эмнелер бар жана мүмкүн эмес экенин жакшыраак түшүнүү үчүн лаборатория 1980-жылдардын аягында төрт жылдык изилдөөнү, Deep Space Relay Stellite System (DSRSS) тапшырган. Изилдөө критикалык суроолорго жооп бериши керек болчу: аба ырайы жана көрүү көйгөйлөрү жөнүндө эмне айтууга болот (анткени, радио толкундар булуттар аркылуу оңой эле өтө алат, ал эми лазерлер өткөрө албайт)? Күн-Жер-зонд бурчу өтө курч болуп калсачы? Жердеги детектор алсыз оптикалык сигналды күн нурунан айырмалайбы? Акыр-аягы, мунун баары канча турат жана ага татыктуу болобу? «Биз дагы эле бул суроолорго жооп издеп жатабыз»,— дейт Ыбрайым. "Бирок, жооптор оптикалык маалыматтарды берүү мүмкүнчүлүгүн барган сайын тастыктап жатат."
DSRSS Жердин атмосферасынын үстүндөгү чекит оптикалык жана радио байланышы үчүн эң ылайыктуу болот деп сунуштады. Орбиталык станцияга орнотулган оптикалык байланыш системасы жер бетиндеги ар кандай архитектурадан, анын ичинде 70 метрлик антенналардан да жакшыраак иштей тургандыгы айтылган. Ал Жерге жакын орбитада 10 метрлик табакты жайгаштырып, анан геосинхрондук абалга көтөрүшү керек болчу. Бирок антеннасы бар спутниктен, учуруучу ракетадан жана беш колдонуучу терминалдан турган мындай системанын баасы өтө эле чоң болгон. Мындан тышкары, изилдөө спутник бузулган учурда ишке кире турган керектүү көмөкчү системанын баасын да камтыган эмес.
Бул система катары, лаборатория DRSS менен бир убакта лабораторияда жүргүзүлгөн Ground Based Advanced Technology Study (GBATS) сүрөттөлгөн жер архитектурасын карап баштады. ГБАТСте иштеген адамдар эки альтернативалуу сунуш менен чыгышкан. Биринчиси, экватордун айланасында бири-биринен 10 градус аралыкта жайгашкан 60 метрлик антенналары жана метрлик запастык антенналары бар алты станцияны орнотуу. Станцияларды жылдын эң аз дегенде 66%ы ачык болгон тоо чокуларына куруу керек болчу. Ошентип, 2-3 станция ар кандай космостук аппараттарга дайыма көрүнүп турат жана аларда ар кандай аба ырайы болот. Экинчи вариант - тогуз станция, үч топко топтолуп, бири-биринен 120 градус аралыкта жайгашкан. Ар бир топтун ичиндеги станциялар бири-биринен 200 км алыстыкта, алар көрүү линиясында, бирок ар кандай аба ырайы клеткаларында болушу керек.
Эки GBATS архитектурасы космостук мамилеге караганда арзаныраак болгон, бирок аларда да көйгөйлөр болгон. Биринчиден, сигналдар Жердин атмосферасы аркылуу өтүшү керек болгондуктан, жарыктанган асмандын себебинен күндүзгү кабыл алуу түнкү кабыл алуудан алда канча начар болмок. Акылдуу түзүлүшкө карабастан, жердеги оптикалык станциялар аба ырайына жараша болот. Жердеги станцияга лазерди көздөй багыт алган космостук аппарат акыры аба ырайынын начар шарттарына ыңгайлашып, булут каптабаган башка станция менен байланышты калыбына келтирүүгө туура келет.
Бирок, көйгөйлөргө карабастан, DSRSS жана GBATS долбоорлору терең космостук оптикалык системалардын жана NASAдагы инженерлердин заманбап иштеп чыгууларынын теориялык негизин түздү. Мындай системаны куруу жана анын натыйжалуулугун көрсөтүү үчүн гана калды. Бактыга жараша, ага бир нече ай гана калды.
Долбоорду ишке ашыруу
Ал убакта космосто оптикалык маалыматтарды берүү ишке ашкан. Биринчи сыноо 1992-жылы, Галилео зонд Юпитерге баратканда жана Нью-Мексикодогу 60 см Стол Тоо обсерваториясынын телескобу жана 1,5 м USAF Starfire оптикалык диапазон телескобунан жиберилген лазердик импульстардын топтомун ийгиликтүү алуу үчүн өзүнүн жогорку чечилиштеги камерасын Жерди көздөй бурган. Ошол учурда Галилео Жерден 1,4 миллион км алыстыкта болгон, бирок эки лазер нуру тең анын камерасына тийген.
Япониянын жана Европанын Космос агентстволору Жердин орбитасында жер үстүндөгү станциялар менен спутниктердин ортосунда оптикалык байланышты түзө алышты. Андан кийин алар эки спутниктин ортосунда 50 Мбит/сек байланыш түзө алышты. Бир нече жыл мурун немис командасы Жер орбитасындагы NFIRE спутниги менен Испаниянын Тенерифе шаарындагы жер үстүндөгү станциянын ортосунда 5,6 Гбит/с когеренттүү эки багыттуу оптикалык байланышты орноткон. Бирок бул иштердин бардыгы Жерге жакын орбитага байланыштуу болгон.
Күн системасындагы башка планетанын айланасындагы орбитада жер үстүндөгү станция менен космостук аппаратты бириктирген эң биринчи оптикалык байланыш 2013-жылдын январында орнотулган. Мона Лизанын 152 х 200 пикселдик ак-кара сүрөтү НАСАнын Годдард космостук учуу борборундагы Кийинки муун спутниктик лазердик диапазон станциясынан Айды чалгындоочу орбитага (LRO) 300 бит/сек ылдамдыкта жөнөтүлдү. Байланыш бир тараптуу болгон. LRO Жерден алынган сүрөттү кадимки радио аркылуу кайра жөнөттү. Сүрөт бир аз программалык катаны оңдоону талап кылды, бирок бул коддоосуз да аны таануу оңой эле. Ал эми ошол учурда Айга алда канча кубаттуу системаны учуруу пландаштырылган.
2013-жылы Lunar Reconnaissance Orbiter долбоорунан: Жердин атмосферасы киргизген берүү каталарын тазалоо үчүн (солдо), Годдард космостук учуу борборунун окумуштуулары CD жана DVD дисктерде көп колдонулган Рид-Соломон катасын оңдоону (оңдо) колдонушкан. Типтүү каталарга жетишпеген пикселдер (ак) жана жалган сигналдар (кара) кирет. Ак тилке берүүдөгү бир аз тыныгууну билдирет.
«» (LADEE) 6-жылдын 2013-октябрында Айдын орбитасына чыгып, бир жумадан кийин маалыматтарды берүү үчүн импульстук лазерди учурган. Бул жолу NASA ошол багытта 20 Мбит/сек ылдамдыкта жана карама-каршы багытта 622 Мбит/сек рекорддук ылдамдыкта эки тараптуу байланышты уюштурууга аракет кылды. Бир гана көйгөй миссиянын кыска өмүрү болчу. Оптикалык байланыш LRO бир нече мүнөт гана иштеген. LADEE өзүнүн лазери менен жалпысынан 16 күн бою 30 саат бою баарлашкан. Бул абал 2019-жылдын июнь айына пландаштырылган Laser Communications Demonstration Stellite (LCRD) учурулганда өзгөрүшү керек. Анын милдети космостогу келечектеги байланыш системалары кандай иштей турганын көрсөтүү.
LCRD НАСАнын реактивдүү кыймылдаткыч лабораториясында MITдеги Линкольн лабораториясы менен биргеликте иштелип жатат. Анын эки оптикалык терминалы болот: бири төмөн Жер орбитасында байланыш үчүн, экинчиси терең космос үчүн. Биринчиси дифференциалдык фазалык нөөмөт баскычын (DPSK) колдонууга туура келет. Өткөргүч 2,88 ГГц жыштыктагы лазердик импульстарды жөнөтөт. Бул технологияны колдонуу менен, ар бир бит кийинки импульстардын фазалык айырмасы менен коддолот. Ал 2,88 Гбит/сек ылдамдыкта иштей алат, бирок ал көп күчтү талап кылат. Детекторлор жогорку энергиялуу сигналдардагы импульстук айырмачылыктарды гана аныктоого жөндөмдүү, ошондуктан DPSK Жерге жакын байланыштар менен жакшы иштейт, бирок бул энергияны сактоо көйгөйлүү болгон терең мейкиндик үчүн эң жакшы ыкма эмес. Марстан жиберилген сигнал Жерге жеткенге чейин энергияны жоготот, ошондуктан LCRD терең мейкиндик менен оптикалык байланышты көрсөтүү үчүн эффективдүү технологияны, импульстук фазалык модуляцияны колдонот.
НАСАнын инженерлери LADEEди сыноого даярдашат
2017-жылы инженерлер учуу модемдерин термикалык вакуумдук камерада сынашкан
"Негизи, бул фотондорду санап жатат", - деп түшүндүрөт Ыбрайым. – Байланыш үчүн бөлүнгөн кыска мөөнөт бир нече убакыт сегменттерине бөлүнөт. Маалыматтарды алуу үчүн ар бир боштуктагы фотондор детектор менен кагылышкан-кагылбаганын текшеришиңиз керек. Бул маалыматтар FIMде коддолгон. Бул Морзе коду сыяктуу, бир гана супер ылдамдыкта. Же белгилүү бир учурда жаркылдоо бар, же жок, жана билдирүү жаркылдоо ырааттуулугу менен коддолгон. "Бул DPSKге караганда бир топ жайыраак болсо да, биз дагы эле Марска чейин ондогон же жүздөгөн Мбит / с ылдамдыкта оптикалык байланыштарды түзө алабыз", - деп кошумчалайт Авраам.
Албетте, LCRD долбоору бул эки терминал жөнүндө гана эмес. Ал мейкиндикте интернет түйүнү катары да иштеши керек. Жерде LCRD иштеп жаткан үч станция болот: бири Нью-Мексикодогу Уайт Кумдста, бирөө Калифорниядагы Тбл-Тоосунда жана бири Гавайи же Мауи аралында. Идея — станциялардын биринде аба ырайы начар болгон учурда бир жердеги станциядан экинчи станцияга өтүүнү сынап көрүү. Миссия ошондой эле маалымат берүүчү катары LCRD ишин сынайт. Станциялардын биринен келген оптикалык сигнал спутникке барып, андан кийин башка станцияга берилет - мунун баары оптикалык байланыш аркылуу.
Эгерде маалыматтарды дароо өткөрүп берүү мүмкүн болбосо, LCRD аларды сактайт жана мүмкүн болгондо өткөрүп берет. Эгерде маалымат шашылыш болсо, же бортто сактоо мейкиндиги жетишсиз болсо, LCRD аны дароо Ка-топ антеннасы аркылуу жөнөтөт. Ошентип, келечектеги өткөргүч спутниктердин прекурсору, LCRD гибриддик радио-оптикалык система болот. Бул NASA 2030-жылдары терең мейкиндикти изилдөөнү колдогон планеталар аралык тармакты уюштуруу үчүн НАСА Марстын айланасындагы орбитага жайгаштырышы керек болгон бирдиктин түрү.
Марсты онлайнга тартуу
Акыркы бир жыл ичинде Ыбрайымдын командасы терең космостук байланыштын келечегин сүрөттөгөн эки доклад жазды, алар 2019-жылдын май айында Францияда SpaceOps конференциясында көрсөтүлөт. Бири жалпысынан терең космостук байланыштарды сүрөттөйт, экинчиси («") Кызыл планетадагы астронавттар үчүн интернет сыяктуу кызмат көрсөтүүгө жөндөмдүү инфраструктуранын деталдуу сүрөттөлүшүн сунуш кылды.
Маалыматтардын эң жогорку ылдамдыгы жүктөө үчүн 215 Мбит/сек жана жүктөө үчүн 28 Мбит/сек деп бааланган. Марстык Интернет үч тармактан турат: жер үстүндөгү изилдөө аймагын камтыган WiFi, жер бетинен маалыматтарды жөнөтүүчү планеталык тармак жана жер үстүндөгү тармак, бул маалыматтарды кабыл алуу жана жоопторду Марска кайра жөнөтүү үчүн жооптуу үч сайты бар терең космостук байланыш тармагы.
«Мындай инфраструктураны өнүктүрүүдө көптөгөн көйгөйлөр жаралат. Ал 2,67 AU Марска максималдуу аралыкта да ишенимдүү жана туруктуу болушу керек. Марс Күндүн артына жашынып турганда, күндүн эң жогорку биригүү мезгилинде», - дейт Авраам. Мындай кошулуу эки жылда бир болуп, Марс менен байланышты толугу менен үзөт. «Бүгүн биз аны менен күрөшө албайбыз. Марстагы бардык конуучу жана орбиталык станциялар болжол менен эки жума бою Жер менен байланышын үзүшөт. Оптикалык байланыш менен күн байланышынан улам байланыштын жоголушу 10-15 жумага созулат. Роботтор үчүн мындай боштуктар өзгөчө коркунучтуу эмес. Мындай обочолонуу аларга кыйынчылык жаратпайт, анткени алар тажабайт, жалгыздыкты баштан өткөрбөйт, жакындарын көрүүгө муктаж эмес. Бирок адамдар үчүн бул такыр андай эмес.
«Ошондуктан, биз теориялык жактан Марстын бетинен 17300 км бийиктикте тегерек экватордук орбитага жайгаштырылган эки орбиталык өткөргүчтү ишке киргизүүгө уруксат беребиз», - деп улантат Ибрагим. Изилдөөгө ылайык, алардын ар бири 1500 кг салмакта, X диапазонунда, Ка-диапазондо жана оптикалык тилкеде иштеген терминалдардын топтомун көтөрүп, кубаттуулугу 20-30 кВт болгон күн батареялары менен камсыз болушу керек. Алар кечиктирүүгө чыдамдуу тармак протоколун колдоого алышы керек - негизинен TCP/IP, планеталар аралык тармактар сөзсүз түрдө башынан өткөрө турган жогорку кечигүүлөрдү чечүү үчүн иштелип чыккан. Тармакка катышкан орбиталык станциялар планетанын бетиндеги космонавттар жана транспорт каражаттары менен, жер үстүндөгү станциялар менен жана бири-бири менен байланышууга жөндөмдүү болууга тийиш.
"Бул кайчылаш байланыш абдан маанилүү, анткени ал маалыматтарды 250 Мбит/сек ылдамдыкта өткөрүү үчүн талап кылынган антенналардын санын азайтат" дейт Ыбрайым. Анын командасы орбиталык өткөргүчтөрдүн биринен 250 Мбит/сек маалымат алуу үчүн 34 метрлик алты антеннадан турган массив керек деп эсептейт. Бул NASA терең космостук байланыш сайттарында кошумча үч антенна куруу керек дегенди билдирет, бирок аларды курууга бир нече жыл талап кылынат жана өтө кымбатка турат. "Бирок биз эки орбиталык станция маалыматтарды бөлүшө алат деп ойлойбуз жана аны бир эле учурда 125 Мбит / с ылдамдыкта жөнөтө алышат, мында бир өткөргүч маалымат пакетинин жарымын, экинчиси экинчисин жөнөтөт", - дейт Авраам. Бүгүнкү күндө да 34 метр тереңдиктеги космостук байланыш антенналары бир эле учурда төрт башка космостук аппараттан маалыматтарды ала алат, натыйжада тапшырманы аткаруу үчүн үч антенна керек болот. "Асмандын бир эле аймагынан 125 Мбит/сек ылдамдыктагы эки берүүлөрдү кабыл алуу үчүн антенналардын саны бир жөнөтүүнү кабыл алуу үчүн керектелет", - деп түшүндүрөт Ыбрайым. "Көбүрөөк антенналар көбүрөөк ылдамдыкта баарлашуу керек болсо гана керек."
Күн менен байланышуу проблемасын чечүү үчүн Ибрагимдин командасы Күн-Марс/Күн-Жер орбитасынын L4/L5 чекиттерине өткөргүч спутнигин учурууну сунуштады. Андан кийин, байланыш мезгилдеринде, ал аркылуу сигналдарды жөнөтүүнүн ордуна, анын айланасында маалыматтарды берүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Тилекке каршы, бул мезгилде ылдамдык 100 Кбит/сек чейин төмөндөйт. Жөнөкөй сөз менен айтканда, ал иштейт, бирок өксүк.
Ал ортодо, Марста болочок астронавттар мышыктын сүрөтүн алуу үчүн 40 мүнөткө чейин созулган кечигүүлөрдү эсепке албаганда, үч мүнөттөн бир аз көбүрөөк күтүшү керек. Бактыга жараша, адамзаттын амбициялары бизди Кызыл планетадан да алыска айдап баратканда, планеталар аралык интернет көп учурда жакшы иштеп калат.
Source: www.habr.com