"Non est fere locus ad emendationem in technologia radiophonica frequentia. Simplex solutiones finem "
Die 26 Novembris 2018 ad 22:53 Moscuae tempus iterum NASA fecit - Inspectio explorationis feliciter in Martia superficie exposuit postquam atmosphaeram, descensum et decursiones eiecit, quae postea baptizatae sunt "sex et dimidium minuta horroris. . Apta descriptio, quia NASA fabrum statim scire non potuit an spatium explorationis in superficie planetae feliciter applicuisset propter mora communicationis inter Terram et Martem circiter 8,1 minutarum. In hac fenestra, Inspectus suis recentioribus et potentioribus antennis confidere non potuit - omnia in communicationibus antiquis UHF pendebant (modus diu usus in omnibus a televisifica et de ambulationibus ad Bluetooh machinis pervulgata).
Quam ob rem notitia critica de statu Insight in fluctus radiophonicos cum frequentia 401,586 MHz ad duos satellites transmissa est., MACERIA-E et EVE, quae tunc data 8 Kbps ad 70-metris antennas in Terra sita sunt. Cubesati in eandem erucam ac Inspectionem deductae sunt, eamque in itinere ad Martem comitatus ut portum observarent et statim notitias reversas domum transmitterent. Alia Mars orbiters exempli causa (MRS), in situ inconcinne erant et primo nuntios commutare non poterant in tempore reali cum descensore. Non dicere totum portum in duobus CubeSats experimentalibus quantitati vidulus pendere, sed MRS tantum notitias ab Insight post longiorem moram transmittere posse.
Inspectio appulsa est architecturae communicationis tota NASA probata, Martia Network. Signum Inspectionis descensorium ad satellites orbitingos transmissos usquam Terram attigisse, etiamsi satellites defecissent. MURIES-E et Eva nuntiandi statim nuntiandi fuerunt et fecerunt. Si isti CubeSats aliqua de causa non laboraverunt, MRS paratus erat suas partes agere. Unusquisque ut nodi in retis interretialibus operati sunt, notitias cinematographicas per diversas terminales, diversis instrumentis constantes, excitandas. Hodie efficacissima eorum est MRS, capax notitiarum transmittendi celeritatibus usque ad 6 Mbit/s (et hoc est hodiernus record pro missionibus interplanetariis). Sed NASA multo tardius celeritates in praeteritis temporibus operari debebat et multo celerius notitiae translationis in futurum opus erit.
Sicut tuus Internet Muneris Providentem, NASA permittit Internet users communicationis cum spaceships in real time.
Altum spatium communicationis socialis retiacula
Cum NASA praesentia in spatio aucta, systemata communicationum emendata continue emersit ad magis ac magis spatium operiendum: primum in orbita Telluris humilis, deinde in orbita geosynchrona et in Luna, et mox communicationes in spatium altius descenderunt. Omnia cum rudi portabili receptaculo radiophonico inceperunt, qui telemetriam ab Explorer 1, primo satelles ab Americanis in 1958 feliciter deductam, in Nigeria, Singapore et California ad bases militares US accepit. Tarde sed certe, haec basis in systemata nuntiandi provecta evolvitur.
Douglas Abraham, dux Praefectivae et Systems Praevidentiae Divisionis in Directoratu NASA Network Interplanetario, tres retiacula independenter enucleavit ad transmittendas nuntios in spatio. Network apud Tellurem proximam spatii in orbita Terrae inferioris operatur. "Collectio antennarum est, maxime 9 ad 12 metrorum. Paucae sunt maiores, 15 ad 18 metra", dicit Abraham. Deinde, supra orbitam Telluris geosynchronam, plures sunt tracking et notitiae satellites publici (TDRS). "Potent satellites in orbitam Telluris humilem despicere et cum illis communicare, ac deinde hanc informationem per TDRS in terram transmittere," Abraham explicat. "Haec satelles data tradendi ratio appellatur NASA Space Network".
Sed etiam TDRS non satis fuit communicare cum navicula siderali, quae longe ultra orbitam Lunae cum aliis planetis transiit. "Igitur habuimus creare retis quae totum systematis solaris tegit. Et hoc est Retiacula profundissima, dicit Abraham. Mars network est extensio .
Data longitudine et extensione, DSN est complexissima systemata enumeratorum. Antennae magnae statuta est ab 34 ad 70 m diametro. Singulis tribus locis DSN plures antennas 34 metri metrorum et antenna 70 metri una agit. Alter situs in Goldstone (California), alter prope Matritum (Hispania), tertius in ligula (Australia) sita est. Hi sites circiter 120 gradus circiter globum inter se distantes sunt, et omnibus spatiis extra orbitam geosynchronosam XNUMX horarum coverage praebent.
Antennae 34-metri principale apparatum DSN sunt, et duo genera sunt: ββantennae altae vetus efficientia et antennae waveguide nova respective. Discrimen est quod antennae undae dux quinque praecisionem speculorum RF quae reflectunt significationum fistulae ad cubiculum subterraneum spectantes, ubi electronici, qui signa analysi sunt, ab omnibus impedimentis omnibus fontibus muniuntur. Antennae 34-metriae, singulae vel in coetibus 2-3 ferculorum operantes, plerasque communicationum necessitatibus NASA praebere possunt. Sed in casibus specialibus, cum spatia longiora fiunt antennas vel plures 34-metri, DSN potestate utitur monstris 70-metris.
βAbraham dicit magnas antennas, partes magni momenti in pluribus applicationibus. Prima est cum navicula sideralis tantum abest a Terra ut impossibile erit communicationem cum ea efficere minore disco. "Bona exempla fore Novae missionis Horizontis, quae multo longius iam quam Pluto vel Voyager spatii volaverunt, quae extra systema solarem sita est. Antennae tantum 70 metri eas penetrare possunt et notitias suas Telluri tradereβ, Abraham explicat.
70-metris fercula adhibentur etiam cum navicularum antennae boosting operari non possunt, vel propter condicionem criticam meditatam ut orbitae ingressum, vel quia aliquid horrendum errat. Antenna LXX metrum, verbi gratia, solebat Apollo 70 Tellurem tuto reddere. Illa quoque insignem lineam Neil Armstrong adoptavit, "unum gradum pro homine, unum gradum gigantis hominibus." Etiam hodie DSN manet systema communicationis antecedens et sensitiva in mundo. "Sed multis de causis iam terminum attigit," monet Abraham. - Nusquam fere est technologiam emendare quae in frequentiis radiophonicis operatur. Simplex solutiones currunt."
Tres humi statio CXX gradus seorsum
DSN Plates in ligula
DSN complexu Matriti
DSN in Goldstone
Imperium locus ad Jet Propulsio Laboratorium
Radio et quid fiet post eum
Haec fabula nova non est. Historia communicationum profundae spatii constanti certamine consistit ut frequentias augeat et aequalitatem minuat. Rimor 1 usus 108 MHz frequentiis. NASA dein majores, antennas meliores-lucres introduxit, quae frequentiis in L-band, 1 ad 2 GHz sustentantur. Tunc cohortis S, frequentiis ab 2 ad 4 GHz erat, ac deinde procuratio ad X cohortem commutata, frequentiis 7-11,2 GHz.
Hodie, spatium systematum communicationum iterum subeuntium mutationes β nunc moventur ad ambitum GHz 26-40, Ka-band. "Causae huius tenoris causa est quia quo breviora aequalitates et frequentia quo altior, eo celerius notitiae translationis rates obtineri possunt", dicit Abraham.
Causae sunt bonae spei, quod historice gressum communicationum in NASA admodum celerem habuit. A 2014 charta investigationis ab Jet Propulsione Laboratorium praebet notitias sequentes perputas ad comparationem: Si Explorer 1 communicationum technologiarum utebamur photographicam typicam ab Iove in Terram transmittere, 460 tempora longiora acciperet quam aetas hodierna universi. Pro Pioneers 2 et 4 ex annis 1960, 633, 000 annorum cepisset. Mariner 9 ab anno 1971 in 55 horis fieri volebat. Hodie tres minutas Mrs capiet.
Sola quaestio, nimirum, est moles notitiarum a spatii receptarum in quantum, si non velocius, crescit quam celeritas facultatum transmissionis. Super 40 annos operandi, Voyagers 1 et 2 producta 5 TB informationis. Satelles Terrae NISAR Scientiae, anno 2020 pro launchendo scheduled, 85 TB notitiarum per mensem producet. Et si satellites Telluris hoc admodum capaces sunt, tale volumen notitiarum inter planetas transferre fabula prorsus alia est. Etiam relativum MRS ieiunium 85 TB notitiarum Telluri per 20 annos tradet.
"Expectata notitia rates Martiae explorationis in proximis 2020s et primis 2030s 150 Mbps seu superior erit, ut math faciamus", Abraham dicit. - Si MRS-classis navicularii ad maximam distantiam a nobis ad Martem proxime 1 Mbit/s ad 70-metrum antennae in Terra mittere potest, tunc communicare communicationem ad celeritatem 150 Mbit/s aciem 150 70-metri antennae requiretur. Ita, sane, astuti modis ad hoc absurdum modicum aliquid reducere possumus, sed quaestio manifesto exstat: interplanetarias communicationes ordinare ad celeritatem 150 Mbps difficillimum est. Praeterea curritur ex frequentiis permissis.
Sicut Abraham demonstrat, operans in S-band vel X-band, una 25 Mbps missio totum spectrum praesto occupabit. Plus spatium in Ka-band est, sed solum duo satellites Martis cum perputo 150 Mbit/s totum spectrum occupabunt. Simpliciter posita, penitus interplanetaria plusquam iustos radios ad operandum requiret - lasers confidet.
Cessere communicationum opticorum
Lasers sonus futuristicarum, sed idea communicationum opticorum reduci potest ad patentes ab Alexandro Graham Bell in 1880s interpositas reduci. Tintinnabulum systema evolvit in quo sol, ad tigillum angustissimum tendens, in diaphragma reflexivum sonis vibratum dirigebatur. Vibrationes variationes in luce per lens transeuntes in photodetector rudis effecit. Mutationes in resistentia photodetectoris mutaverunt currentem per telephonum transeuntem.
Ratio instabilis erat, volumen valde demissum est, et Campana tandem ideam deseruit. Sed fere 100 annis post, cum lasers et perspectiva fibra armata NASA fabrum ad hunc antiquum conceptum redierunt.
"Noscimus limitationes systematum frequentiae radiophonicae, ut JPL nuper annis 1970, primis 1980s", tractavimus de facultate transmittendi nuntios ex alto spatio lasers utendo", Abraham dixit. Ut melius intellegatur quid sit et non possibile sit in profundis spatii communicationibus opticis, laboratorium altum spatium quattuor annorum Systematis satellitum (DSRSS) in nuper 1980s studium immisit. Studium erat ut quaestiones criticas responderet: quid de tempestatibus et visibilitatis quaestionibus (postquam omnes, fluctus radiophonici facile per nubes transire possunt, dum lasers non possunt)? Quid si Sol-Terra probe angulus fit nimis acutus? Potestne detector in Tellure infirma signum opticum a sole distinguere? Et tandem, quantum ista omnia gratuita ac tanti erunt? "Ad has quaestiones adhuc exspectamus responsa", Abraham confitetur. Β«Quamvis responsa possibilitatem datae transmissionis opticae magis magisque sustineantΒ».
DSRSS suggessit punctum supra atmosphaeram Telluris situm aptissimum fore communicationibus opticis et radiophonicis. Dictum est systema communicationum opticorum in statione orbitalis inaugurata melius facturum esse quam aliqua architectura fundata fundata, inter quas antennas iconicos 70-metris. In Orbita Terrae humili, ad discum metri X explicandum destinatum est, et ad geosynchronum excitandum. Tamen sumptus talis systematis constans satellite cum scutella, vehiculo launch, et quinque terminali usuario-prohibitivus fuit. Studium insuper non comprehendit sumptus necessariorum systematis auxiliaris, quod in eventum satellitis defectum operaretur.
Ad hanc rationem, Laboratorium ad humum architecturae spectantem incepit descriptam in fundamento Laboratorii fundatae Technologiae Study (GBATS) relationem, circa idem tempus ac DRSS deduxit. Populus in GBATS laborantibus cum duabus propositionibus accessit. Prima est institutio sex stationum cum antennarum 10 metrorum et antennarum metri longarum parce antennarum positarum 60 gradibus distantibus per aequatorem integrum. Stationes montuosae aedificandae erant, ubi tempestas saltem 66% dierum per annum apparebat. Ita 2-3 stationes semper cuilibet spatii apparent, et tempestates diversas habebunt. Secunda optio est novem stationes, glomeratae in partes tres, et inter se 120 gradus collocantur. Stationes intra unumquemque coetum collocandae sunt 200 km inter se ita ut essent in directo visibilitate, sed in diversis cellulis tempestatibus.
Ambae architecturae GBATS viliores erant quam accessus spatii, sed etiam difficultates habuerunt. Uno modo, cum signa per atmosphaeram Telluris peregrinari debebant, multo peior esset receptio diei noctis quam receptio per caelum illuminatum. Quamvis astuta dispositio stationum opticorum humi tempestatibus dependens erit. Spatium laser ad stationem humilem demonstrans tandem debebit accommodare tempestatum tempestatum et communicationes restaurare cum alia statione, quae nubibus non obscuratur.
Nihilominus, utcumque problemata, DSRSS et GBATS incepta theoreticum fundamentum systematum opticorum pro profundis communicationis spatii et modernorum machinarum progressuum in NASA posuerunt. Reliquum erat ut talem systema construeret et effectum suum demonstraret. Feliciter hoc paucis mensibus.
Project exsequendam
Ab illo tempore data transmissio optica in spatio iam facta est. Primum experimentum anno 1992 peractum est, cum Galileo specillum ad Iovem tendebat et suam cameram altam solutionis in Terram convertit, ut pulsus laser e 60-cm telescopio emissarum e telescopio ad Tabulam Mountain Observatoriam feliciter recipiendam et ex 1,5 m m. USAF telescopium opticum Starfire Range in Novo Mexico. Hoc momento Galileo 1,4 decies centena milia chiliogrammata e Terra excepit, sed utrumque radiis laser cameram suam percussit.
Iapones et Europaei Space Instituta etiam communicationes opticas constituere potuerunt inter stationes humiles et satellites in orbita Tellure. Tunc poterant nexum 50 Mbps inter duos satellites constituere. Aliquot abhinc annis, turma Germanica 5,6 Gbps cohaerens nexus optical bidirectionalis inter NFIRE satellitem in orbita Tellure et stationem terram Tenerife, Hispaniae cohaerens, constituit. Sed omnes hi casus Terrae orbita humili associati sunt.
Ipsa prima nexus optica iungens stationem terram et spatii in orbita prope aliam planetam in systemate solari mense Ianuario MMXIII constitutum est. The 2013 x 152 pixel nigrum et album Monae Lisa imago e Proxima Generatione Satellitae Laser Ranking Statio transmissa ad NASA's Goddard Centrum Spatium fugae ad Reconnaissance Orbiter Lunae (LRO) ad 200 bps. Communicatio una erat via. LRO imaginem misit quam receptam e Tellure reportavit per communicationes radiophonicos regulares. Imago exigui emendationis errore destituta est, sed etiam sine hoc coding facile erat agnoscere. Eo autem tempore deductio gravioris systematis ad Lunam iam destinabatur.
Ab MMXIII Lunae Reconnaissance Orbiter project: Ad claram informationem de erroribus transmissionibus per atmosphaeram Telluris inductis (reliquit), phisicis apud Goddard Space fuga Centrum usus est correctionis Reed-Solomon erroris (recte), quae late in CDs et DVDs adhibetur. Communes errores includunt elementa absentia (alba) et signa falsa (nigra). A album clavum in traductionem brevi mora indicat.
Β«(LADEE) Orbem lunarem die 6 Octobris 2013 ingressus est, et mox octo post laser pulsationem suam ad datam tradendam misit. Hoc tempore NASA communicationem duarum viarum ad celeritatem 20 Mbit/s in alteram partem ordinare conatus est et recordum velocitatis 622 Mbit/s in alteram partem. Sola difficultas fuit missio vitae brevis. Communicationes opticae LRO nonnisi per aliquot minutas tempore laboraverunt. LADEE data cum laser suo per 16 horas per 30 dies commutavit. Haec condicio mutanda est cum satelles Communicationis Laser Demonstrationis (LCRD) mense Iunio MMXIX horarium. Eius missio est ostendere quomodo systemata communicationum futurarum in spatio operabitur.
LCRD augetur apud NASA Jet Propulsio Laboratorium in conjunctione cum Laboratorio Lincolniensi MIT. Duo terminales optici habebunt: unum pro communicationibus in orbita Terrae humili, alterum pro spatio profundo. Prima erit uti differentialis Phase Shift Keying (DPSK). Transfusor mittet pulsus laser in frequentia 2,88 GHz. Hac technologia utens, singulae partes a Phase differentia pulsuum successivorum transcribuntur. Poterit operari ad celeritatem 2,88 Gbps, sed hoc multum potentiae requiret. Detectors differentias leguminum in significationibus magnorum energiae deprehendere non possunt, ergo DPSK magna ad communicationes-Terram prope operatur, sed non est optima methodus pro spatio profundo, ubi energia reponenda est problematica. Signum a Marte missum industriam amittet tempore quo ad Terram pervenit, LCRD ergo efficaciori technicae artis nomine pulsus phase modulatio utetur ad communicationes opticas cum profundo spatio demonstrabit.
NASA fabrum LADEE ad probationem parant
Anno 2017, fabrum modorum fugae probatae in cubiculario vacuo thermaico
βPhoton numerans essentialiter estβ, Abraham interpretatur. β Brevis periodus communicationis partita in plura tempora dividitur. Ad datam obtinendam, solum opus est ut inspicias num photons cum detectore in singulis intervallis confligant. Hoc modo data est in FIM descripta. Morse codice similis est, sed celeritati super-celeriter. Aut momento aliquo est fulgur aut non est, et nuntius per ordinem fulgurum coarctatur. "Quamquam hoc multo tardior sit quam DPSK, adhuc decem vel centena mbps communicationum opticorum ab usque ad Martem praebere possumus" addit Abraham.
Nempe LCRD inceptum non est tantum de his duobus terminalibus. Etiam munus in spatio interretiali Hub. Humi tres stationes cum LCRD operabuntur: una ad White Sands in Novo Mexico, una ad Mensam Mons in California, et una in Hawaii Islandia seu Maui. Idea est temptare commutationes ab una statione ad aliam terram, si tempestatibus tempestatibus in una statio occurrat. Missio etiam exsecutionem LCRD probabit sicut transmissio notitiae. Signum opticum ab uno e stationum ad satellitem mittetur et deinde in aliam stationem transmittitur - omnia per nexum optical.
Si notitia statim transferri non potest, LCRD reponet eamque, occasione data, transferet. Si schedula urgeat aut non satis spatii sit in repositione tabulariorum, LCRD statim per antennas suas Ka-band mittet. Praecursor igitur ad satellites transmittentes futuros, LCRD systema radio-optica hybrida erit. Hoc prorsus genus unitatis NASA in orbita circa Martem collocare debet ut reticulum interplanetarium constituat, quod investigatio profunda spatii humanam sustinebit in 2030s.
Proferens Martem online
Super praeteritum annum Abrahae manipulus duas chartas scripsit quae futuras communicationum altarum spatii describunt, quae in colloquio SpaceOporum in Gallia mense Maio MMXIX exhibebuntur. Una altum spatium communicationum in genere describit, alterum ("") Singula descriptionem praebet infrastructurae aptae ad comparandum servitium interretialem similem pro astronautis in Planeta Rubra.
Aestimationes cacuminis mediocris notitiae translationis velocitatis erant circa 215 Mbit/s pro downloading et 28 Mbit/s ad uploading. Mars Internet tribus reticulis constabit: WiFi superficiem explorationis obtegens, reticulum planetarium transmittens a superficie in Terram et Tellurem Network, altum spatium retis communicationis cum tribus locis responsabilis ad hanc datam recipiendam et ad responsa mittens Mavors.
"Quando infrastructura talis explicatur, multae sunt difficultates. Firmum et stabile sit oportet, etiam ad maximam distantiam ad Martem 2,67 AU. in periodis conjunctionis superioris solaris, cum Mars post Solem abscondit, dicit Abraham. Talis conjunctio duobus annis fit et communicationem cum Marte penitus disrumpit. "Hoc hodie tolerare non possumus. Omnes escensiones et statio orbitalis quae in Marte sunt simpliciter contactum cum Terra per duas circiter septimanas amittunt. Cum communicationibus opticis, detrimenta communicationis ob connectivity solaris longiora erunt, 10 ad 15 septimanas. Robots enim, tales hiatus non sunt praecipue scary. Talis solitudo quaestiones non facit, quia non sunt fastidio, solitudinem non experiuntur, et suos videre non oportet. At hominibus longe alia est.
"Nos igitur theoretice concedimus committendum duorum transmissionum orbitarum in orbita aequatoriali orbitae rotundi 17300 km super Martiam superficiem positam" prosequitur Abraham. Secundum studium, singulas 1500 kg ponderant, et in tabula habeant constitutum terminalium operantium in X-band, Ka-band, et amplitudine optica, et in tabulis solaris potestate 20-30 kW exerceantur. Protocollum Network TCP/IP per se TCP/IP sustineant Moram, quae longas moras tractare disposuit, quae in retiaculis interplanetariis inevitabiliter occurrunt. Stationes orbitales retiaculi participantes communicare possunt cum astronautis et vehiculis in superficie planetae, cum stationibus positis et inter se.
"Coniunctio haec crucis magni momenti est quod numerum antennarum reducit quae ad 250 Mbps in notitia tradenda requiruntur", dicit Abraham. Turma eius aestimat turmam sex 250-metri antennarum necessariam esse ad 34 Mbps notitias ab uno transmissorum orbitalis. Hoc significat NASA necesse erit tres antennas in profundo locorum communicationum spatio aedificare, sed annos capiunt ad aedificandum ac perquam sumptuosos esse. βSed putamus duas stationes orbitales datas communicare et simul in 125 Mbps mittere, uno transmisso mittens unam partem fasciculi datae et alteram mittens alteram,β dicit Abraham. Etiam hodie, antennas communicationum 34-metri altae spatii simul recipere possunt notitias ex quatuor spatiis diversis simul, inde in tribus antennis ad opus perficiendum. "Duobus 125 Mbps transmissionibus ex eadem caeli regione totidem antennas totidem, ac unam transmissionem accipientes", Abraham explicat. "Plura antennae tantum requiruntur, si celeritatibus superioribus communicare debes."
Ad problema coniunctionis solaris tractandum, turma Abrahae proposita in puncta L4/L5 satellitum Solis-Martis/Solis-Terrae orbitae deducendae proposuit. Inde, in conjunctione periodo, notitia circum Solem transmittere potest, pro signis per eum mittendis. Infeliciter, hoc tempore celeritas ad 100 Kbps decidet. Vestibulum posuere, enim eget, suscipit nisi.
Interim astronautae futurae in Marte exspectabunt tantum per tres minutas ut photographicam catulae recipiant, moras non computatis quae usque ad 40 minutas esse possunt. Feliciter, antequam humanitatis cupiditates nos etiam longius quam Planet Rubra capiant, interretus interplanetarius iam tum frequentius operabitur.
Source: www.habr.com