"Et gëtt bal néierens d'Technologie ze verbesseren déi op Radiofrequenzen funktionnéiert. Einfach Léisungen Enn"
De 26. November 2018 um 22:53 Auer Moskauer Zäit huet d'NASA et erëm gelongen - d'InSight-Sond ass erfollegräich op der Uewerfläch vum Mars gelant no Reentry, Ofstamung a Landungsmanöver, déi spéider "sechs an eng hallef Minutt Horror" genannt goufen. Eng passende Beschreiwung, well d'NASA-Ingenieuren net direkt konnten wëssen, ob d'Raumsond erfollegräich op der Uewerfläch vum Planéit gelant ass, wéinst der Zäitverspéidung an der Kommunikatioun tëscht Äerd a Mars, déi ongeféier 8,1 Minutte war. Wärend dëser Fënster konnt InSight net op seng méi modern a mächteg Antennen vertrauen - alles hänkt vun almoudeschen UHF Kommunikatiounen of (dës Method gouf laang an alles vun Fernsehsendungen a Walkie-Talkies bis Bluetooh Geräter benotzt).
Als Resultat goufen kritesch Donnéeën iwwer den Zoustand vun InSight op Radiowellen mat enger Frequenz vu 401,586 MHz un zwee Satellitte iwwerdroen -, WALL-E an EVE, déi dann Daten mat enger Geschwindegkeet vun 8 Kbps op 70 Meter Antennen op der Äerd iwwerdroen hunn. D'Cubesats goufen op der selwechter Rakéit wéi InSight gestart, a si begleeden et op senger Rees op de Mars fir d'Landung ze beobachten an d'Donnéeën direkt heem ze vermëttelen. Aner Ëmlafbunn Mars Schëffer, wéi (MRS), waren an enger onbequem Positioun a konnten am Ufank net Echtzäit Messagerie mam Lander ubidden. Net ze soen datt d'ganz Landung vun all zwee experimentellen Koffer-Gréisst Cubesats ofhänkt, awer de MRS kéint nëmmen Daten aus InSight iwwerdroen no enger nach méi laanger Waarde.
D'InSight Landung huet tatsächlech déi ganz Kommunikatiounsarchitektur vun der NASA, "de Mars Network", op den Test gesat. D'Signal vum InSight Lander, deen op ëmkreesend Satellitten iwwerdroe gëtt, wier souwisou op d'Äerd erreecht, och wann d'Satellitte gescheitert sinn. WALL-E an EVE waren fir direkt Informatiounstransfer gebraucht, a si hunn et gemaach. Wann dës Cubsats aus iergendengem Grond net geschafft hunn, war MRS prett fir hir Roll ze spillen. Jidderee vun hinnen huet als Node op engem Internet-ähnlechen Netzwierk gehandelt, routing Datepäck duerch verschidden Terminals aus verschidden Ausrüstung. Haut ass déi effizientst vun hinnen de MRS, fäeg Daten mat Geschwindegkeete bis zu 6 Mbps ze vermëttelen (an dëst ass den aktuelle Rekord fir interplanetaresch Missiounen). Wéi och ëmmer, d'NASA huet an der Vergaangenheet mat vill méi luesen Geschwindegkeete missen operéieren - a wäert vill méi séier Datentransfer an Zukunft brauchen.
Wéi Ären ISP, erlaabt d'NASA Internet Benotzer Kommunikatioun mat Raumschëff an Echtzäit.
Deep Space Network
Mat der ëmmer méi Präsenz vun der NASA am Weltraum erschéngen stänneg verbessert Kommunikatiounssystemer, déi ëmmer méi Weltraum ofdecken: éischtens war et eng niddereg Äerdëmlafbunn, duerno geosynchrone Ëmlafbunn an de Mound, a séier ass d'Kommunikatioun méi déif an de Weltraum gaangen. Et huet alles ugefaang mat engem rauem Handheld Radio deen US Militärbasen an Nigeria, Singapur a Kalifornien benotzt huet fir Telemetrie vum Explorer 1 ze kréien, den éischte Satellit, deen 1958 erfollegräich vun den Amerikaner gestart gouf. Lues awer sécher huet dës Basis sech an déi fortgeschratt Messageriesystemer vun haut entwéckelt.
Den Douglas Abraham, Chef vun der strategescher a Systemprevisioun an der NASA's Interplanetary Network Directorate, beliicht dräi onofhängeg entwéckelt Netzwierker fir Messagerie am Weltraum. De Near Earth Network operéiert mat Raumschëffer an enger niddereger Äerdëmlafbunn. "Et ass e Set vun Antennen, meeschtens 9m bis 12m. Et ginn e puer grouss, 15m bis 18m", seet den Abraham. Dann, iwwer der geosynchroner Ëmlafbunn vun der Äerd, ginn et e puer Tracking an Datesatellitten (TDRS). "Si kënnen op Satellitten an enger niddereger Äerdëmlafbunn kucken a mat hinnen kommunizéieren, an dann dës Informatioun iwwer TDRS op de Buedem iwwerdroen", erkläert den Abraham. "Dëse Satellitendateniwwerdroungssystem gëtt den NASA Weltraumnetz genannt."
Awer och TDRS war net genuch fir mat enger Raumschëff ze kommunizéieren, déi wäit iwwer d'Ëmlafbunn vum Mound op aner Planéiten gaangen ass. "Also mir hu missen en Netzwierk kreéieren deen de ganze Sonnesystem deckt. An dëst ass den Deep Space Network, DSN, "seet den Abraham. De Martian Network ass eng Extensioun .
Gitt d'Ausmooss a Pläng, DSN ass déi komplexst vun de opgelëscht Systemer. Tatsächlech ass dëst eng Rei vu groussen Antennen, vun 34 bis 70 m Duerchmiesser. Jiddereng vun den dräi DSN Siten huet e puer 34m Antennen an eng 70m Antenne. Ee Site ass zu Goldstone (Kalifornien), eng aner bei Madrid (Spuenien), an déi drëtt zu Canberra (Australien). Dës Siten sinn ongeféier 120 Grad ausser ronderëm de Globus lokaliséiert, a bidden XNUMX/XNUMX Ofdeckung fir all Raumschëff ausserhalb vun der geosynchroner Ëmlafbunn.
34m Antennen sinn DSN Kär Ausrüstung a kommen an zwou Varietéiten: al héich Effizienz Antennen a relativ nei Waveguide Antennen. Den Ënnerscheed ass datt d'Welleguideantenne fënnef präzis RF Spigelen huet, déi d'Signaler duerch eng Päif an en ënnerierdesche Kontrollraum reflektéieren, wou d'Elektronik, déi dës Signaler analyséiert, besser geschützt ass vun all Interferenzquellen. Déi 34 Meter Antennen, déi individuell oder a Gruppen vun 2-3 Platen funktionnéieren, kënnen déi meescht vun der Kommunikatioun déi NASA brauch. Mä fir speziell Fäll wou Distanzen ze laang ginn fir souguer e puer 34m Antennen, benotzt DSN Gestioun 70m Monsteren.
"Si spillen eng wichteg Roll a verschiddene Fäll", seet den Abraham vu groussen Antennen. Déi éischt ass, wann d'Raumschëff esou wäit vun der Äerd ass, datt et onméiglech ass eng Kommunikatioun mat et mat engem méi klengen Plat opzebauen. "Gutt Beispiller wieren d'New Horizons Missioun, déi scho wäit iwwer Pluto geflunn ass, oder d'Voyager Raumschëff, déi ausserhalb vum Sonnesystem ass. Nëmmen 70 Meter Antennen kënnen duerch si kommen an hir Daten op d'Äerd liwweren ", erkläert den Abraham.
D'70-Meter Platen ginn och benotzt wann d'Raumschëff d'Boosterantenne net bedreiwe kann, entweder wéinst enger geplangter kritescher Situatioun wéi eng Bunnentrée, oder well eppes ganz falsch leeft. D'70 Meter Antenne gouf zum Beispill benotzt fir den Apollo 13 sécher op d'Äerd zréckzekommen. Si huet och dem Neil Armstrong seng berühmt Linn adoptéiert, "E klenge Schrëtt fir de Mënsch, e riesegen Schrëtt fir d'Mënschheet." An och haut bleift DSN de fortgeschrattsten a sensibleste Kommunikatiounssystem op der Welt. "Awer aus ville Grënn ass et scho seng Limit erreecht", warnt den Abraham. "Et gëtt bal néierens fir d'Technologie ze verbesseren déi op Radiofrequenzen funktionnéiert. Einfach Léisunge lafen aus."
Dräi Grondstatiounen 120 Grad auserneen
DSN Placke zu Canberra
DSN Komplex zu Madrid
DSN zu Goldstone
Kontrollraum am Jet Propulsion Laboratory
Radio a wat duerno kënnt
Dës Geschicht ass net nei. D'Geschicht vun Deep Space Kommunikatiounen besteet aus engem konstante Kampf fir Frequenzen ze erhéijen a Wellelängten ze verkierzen. Explorer 1 benotzt Frequenzen vun 108 MHz. D'NASA huet dunn méi grouss, besser gewonnen Antennen agefouert, déi Frequenzen vun der L-Band ënnerstëtzen, vun 1 bis 2 GHz. Duerno koum den Tour vun der S-Band, mat Frequenzen vun 2 bis 4 GHz, an dunn huet d'Agence op d'X-Band gewiesselt, mat Frequenzen vun 7-11,2 GHz.
Haut ginn d'Raumkommunikatiounssystemer erëm Verännerungen - elo plënneren se op d'26-40 GHz Band, d'Ka-Band. "De Grond fir dësen Trend ass datt wat méi kuerz d'Wellelängten a wat méi héich d'Frequenzen sinn, wat Dir méi Datenraten kritt", seet den Abraham.
Et gi Grënn fir Optimismus, well historesch d'Geschwindegkeet vun der Kommunikatiounsentwécklung bei der NASA zimlech héich war. En 2014 Fuerschungspabeier vum Jet Propulsion Laboratory zitéiert déi folgend Duerchgangsdaten zum Verglach: Wa mir Explorer 1 Kommunikatiounstechnologien benotzt hunn fir eng typesch iPhone Foto vum Jupiter op d'Äerd ze transferéieren, da géif et 460 Mol méi laang daueren wéi den aktuellen Alter Universum. Pionéier 2 a 4 aus den 1960er Joren hätten 633 Joer gedauert. Mariner 000 aus 9 hätt et an 1971 Stonnen gemaach. Haut dauert et den MPC dräi Minutten.
Deen eenzege Problem ass natierlech datt d'Quantitéit un Daten, déi duerch Raumschëffer kritt gëtt, grad esou séier wiisst, wann net méi séier wéi de Wuesstum vun den Iwwerdroungsfäegkeeten. Iwwer 40 Joer Operatioun hunn Voyagers 1 an 2 5 TB Informatioun produzéiert. Den NISAR Earth Science Satellit, geplangt fir 2020 ze starten, wäert 85 TB vun Daten pro Mount produzéieren. A wann d'Äerdsatellitte ganz fäeg sinn dëst ze maachen, sou e Volumen vun Daten tëscht Planéiten ass eng ganz aner Geschicht. Och e relativ schnelle MRS wäert 85 TB vun Daten fir 20 Joer op d'Äerd iwwerdroen.
"Geschätzte Datenübertragungsraten fir d'Exploratioun vum Mars an de spéiden 2020er a fréien 2030er wäerten 150 Mbps oder méi héich sinn, also loosst eis d'Mathematik maachen," seet den Abraham. - Wann eng MPC-Klass Raumschëff op der maximaler Distanz vun eis op de Mars ongeféier 1 Mbps op eng 70 Meter Antenne op der Äerd schécken kann, da wier eng Array vun 150 150 Meter Antennen néideg fir d'Kommunikatioun mat enger Geschwindegkeet vun 70 Mbps opzebauen . Jo, natierlech kënne mir mat schlau Weeër kommen fir dësen absurde Betrag liicht ze reduzéieren, awer de Problem existéiert selbstverständlech: Interplanetaresch Kommunikatioun mat enger Geschwindegkeet vun 150 Mbps organiséieren ass extrem schwéier. Zousätzlech lafe mir aus dem Spektrum vun erlaabten Frequenzen.
Wéi den Abraham demonstréiert, op der S- oder X-Band operéiert, wäert eng eenzeg Missioun mat enger Kapazitéit vu 25 Mbps de ganze verfügbare Spektrum besetzen. Et gëtt méi Plaz an der Ka-Band, awer nëmmen zwee Mars-Satellitte mat enger Bandbreedung vun 150 Mbps wäerten de ganze Spektrum besetzen. Einfach gesot, den interplanetareschen Internet erfuerdert méi wéi just Radio fir ze bedreiwen - et wäert op Laser vertrauen.
D'Optriede vun opteschen Kommunikatiounen
Laser kléngt futuristesch, awer d'Iddi vun der optescher Kommunikatioun kann op e Patent zréckgezunn ginn, deen vum Alexander Graham Bell an den 1880er Joren ofgeschloss gouf. Bell huet e System entwéckelt, an deem Sonneliicht, fokusséiert op e ganz schmuele Strahl, op eng reflektiv Membran geriicht gouf, déi duerch Kläng vibréiert gouf. D'Vibrationen hunn d'Variatiounen am Liicht verursaacht, deen duerch d'Objektiv an de roude Fotodetektor passéiert. Ännerungen an der Resistenz vum Photodetektor hunn de Stroum duerch den Telefon geännert.
De System war onbestänneg, de Volume war ganz niddereg, a Bell huet schlussendlech dës Iddi opginn. Awer bal 100 Joer méi spéit, bewaffnet mat Laser a Glasfaser, sinn d'NASA Ingenieuren zréck an dat aalt Konzept.
"Mir woussten iwwer d'Aschränkungen vu Radiofrequenzsystemer, also an de spéiden 1970er, fréien 1980er, am Jet Propulsion Laboratory, hunn se ugefaang d'Méiglechkeet ze diskutéieren fir Messagen aus Tiefraum mat Raumlaser ze vermëttelen", sot den Abraham. Fir besser ze verstoen wat an Deep Space optesch Kommunikatioun méiglech ass an net méiglech ass, huet de Labo eng véier-Joer Studie, den Deep Space Relay Satellite System (DSRSS), an de spéiden 1980er opgestallt. D'Etude sollt kritesch Froen beäntweren: wéi ass et mat de Wieder- a Visibilitéitsproblemer (schliisslech kënnen d'Radiowellen einfach duerch d'Wollek passéieren, während d'Laser net)? Wat wann de Sonn-Äerd-Sond-Wénkel ze schaarf gëtt? Wäert en Detektor op der Äerd e schwaacht opteschen Signal vum Sonneliicht ënnerscheeden? A schliisslech, wéi vill wäert dat alles kaschten a wäert et et wäert sinn? "Mir sichen nach ëmmer no Äntwerten op dës Froen", gëtt den Abraham zou. "D'Äntwerten bestätegt awer ëmmer méi d'Méiglechkeet vun der optescher Dateniwwerdroung."
D'DSRSS huet virgeschloen datt e Punkt iwwer der Äerdatmosphär am Beschten fir optesch a Radiokommunikatioun gëeegent wier. Et gouf behaapt datt den opteschen Kommunikatiounssystem, deen op der Bunnstatioun installéiert ass, besser funktionnéiert wéi all terrestresch Architektur, dorënner déi ikonesch 70 Meter Antennen. Et sollt en 10-Meter Plat an der Äerdëmlafbunn ofsetzen, an dann op geosynchron erhéijen. Wéi och ëmmer, d'Käschte vun esou engem System - besteet aus engem Satellit mat engem Plat, enger Startrakéit a fënnef Benotzerterminalen - waren verbueden. Ausserdeem huet d'Etude net emol d'Käschte vum néidegen Hëllefssystem mat abegraff, deen am Fall vun engem Satellitenausfall a Betrib géif kommen.
Wéi dëse System huet de Labo ugefaang d'Buedarchitektur ze kucken, déi an der Ground Based Advanced Technology Study (GBATS) beschriwwe gëtt, déi am Labo ongeféier zur selwechter Zäit wéi DRSS gemaach goufen. Déi Leit, déi um GBATS geschafft hunn, hunn zwou alternativ Propositioune gemaach. Déi éischt ass d'Installatioun vu sechs Statiounen mat 10 Meter Antennen a Meter Ersatzantennen, déi 60 Grad vuneneen ausser ronderëm den Equator läit. Statiounen hu missen op Biergspëtzten gebaut ginn, wou op d'mannst 66% vun den Deeg vum Joer kloer waren. Sou sinn 2-3 Statiounen fir all Raumschëff ëmmer siichtbar, a si wäerten ënnerschiddlech Wieder hunn. Déi zweet Optioun ass néng Statiounen, a Gruppen vun dräi gruppéiert, a läit 120 Grad vuneneen. Statiounen an all Grupp sollen 200 km vuneneen ausenee leien, sou datt se an der Siicht sinn, awer a verschiddene Wiederzellen.
Béid GBATS Architekturen ware méi bëlleg wéi d'Raum Approche, awer si haten och Problemer. Éischtens, well d'Signaler duerch d'Äerdatmosphär musse passéieren, wier den Dagesempfang wéinst dem beliichten Himmel vill méi schlëmm wéi Nuetsempfang. Trotz der clever Arrangement, Terrain-baséiert optesch Statiounen wäert op d'Wieder hänkt. E Raumschëff, deen e Laser op eng Buedemstatioun riicht, muss sech schlussendlech u schlechte Wiederkonditiounen upassen an d'Kommunikatioun mat enger anerer Statioun erëm opbauen, déi net vu Wolleken verstoppt ass.
Wéi och ëmmer, onofhängeg vun de Probleemer, hunn d'DSRSS- a GBATS-Projete den theoreteschen Grondlag fir Deep Space optesch Systemer a modern Entwécklungen vun Ingenieuren bei der NASA geluecht. Et blouf nëmmen esou e System ze bauen a seng Leeschtung ze demonstréieren. Glécklecherweis war dat nëmmen e puer Méint ewech.
Projet Ëmsetzung
Deemools war schonn optesch Dateniwwerdroung am Weltraum stattfonnt. Den éischten Test gouf am Joer 1992 gemaach, wéi d'Galileo-Sond op de Jupiter war a seng Héichopléisende Kamera op d'Äerd gedréint huet fir e Set vu Laserimpulse vum 60 cm Table Mountain Observatory Telescope an dem 1,5 m USAF Starfire Optical Telescope erfollegräich ze kréien. zu New Mexico. De Galileo war dee Moment 1,4 Millioune km vun der Äerd ewech, mä déi zwee Laserstrahlen hunn seng Kamera getraff.
Déi japanesch an europäesch Raumfaartagenturen konnten och optesch Kommunikatiounen tëscht Buedemstatiounen a Satellitten an der Äerdëmlafbunn opbauen. Si konnten dunn eng 50 Mbps Verbindung tëscht deenen zwee Satellitten opbauen. Virun e puer Joer huet en däitscht Team eng 5,6 Gbps kohärent bi-direktional optesch Verbindung tëscht engem NFIRE Satellit an der Äerdëmlafbunn an enger Buedemstatioun op Tenerife, Spuenien, etabléiert. Awer all dës Fäll ware mat der Äerdëmlafbunn verbonnen.
Deen alleréischten opteschen Link, deen eng Buedemstatioun an e Raumschëff an enger Ëmlafbunn ëm en anere Planéit am Sonnesystem verbënnt, gouf am Januar 2013 installéiert. E 152 x 200 Pixel schwaarz-wäiss Bild vun der Mona Lisa gouf vun der Next Generation Satellite Laser Range Station am Goddard Space Flight Center vun der NASA an de Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) mat 300 bps iwwerdroen. Kommunikatioun war eent-Manéier. LRO huet d'Bild vun der Äerd zréck iwwer konventionell Radio geschéckt. D'Bild brauch e bësse Softwarefehlerkorrektur, awer och ouni dës Kodéierung war et einfach ze erkennen. An deemools war de Start vun engem méi mächtege System op de Mound scho geplangt.
Vum Lunar Reconnaissance Orbiter Projet am Joer 2013: Fir d'Transmissiounsfehler, déi vun der Äerdatmosphär (lénks) agefouert goufen, ze botzen, hunn d'Wëssenschaftler am Goddard Space Flight Center Reed-Solomon Fehlerkorrektur (riets) applizéiert, déi vill an CDen an DVDen benotzt gëtt. Typesch Feeler enthalen fehlend Pixel (wäiss) a falsch Signaler (schwaarz). Eng wäiss Bar weist eng liicht Paus an der Iwwerdroung un.
«» (LADEE) koum de 6. Oktober 2013 an d'Ëmlafbunn vum Mound a lancéiert just eng Woch méi spéit säi gepulste Laser fir d'Dateniwwerdroung. Dës Kéier huet d'NASA probéiert zwee-Wee-Kommunikatioun mat enger Geschwindegkeet vun 20 Mbps an déi Richtung an eng Rekordgeschwindegkeet vun 622 Mbps an der entgéintgesate Richtung ze organiséieren. Deen eenzege Problem war déi kuerz Liewensdauer vun der Missioun. Optesch Kommunikatioun LRO geschafft fir nëmmen e puer Minutten. De LADEE huet mat sengem Laser fir 16 Stonnen fir insgesamt 30 Deeg kommunizéiert. Dës Situatioun sollt änneren wann de Laser Communications Demonstration Satellite (LCRD) gestart gëtt, geplangt fir Juni 2019. Seng Aufgab ass ze weisen wéi zukünfteg Kommunikatiounssystemer am Weltraum funktionnéieren.
LCRD gëtt am NASA Jet Propulsion Laboratory an Zesummenaarbecht mam Lincoln Laboratory um MIT entwéckelt. Et wäert zwee optesch Terminaler hunn: eng fir Kommunikatioun an enger niddereger Äerdëmlafbunn, déi aner fir déiwe Raum. Déi éischt mussen Differentialphase Shift Keying (DPSK) benotzen. De Sender schéckt Laserimpulser mat enger Frequenz vun 2,88 GHz. Mat dëser Technologie gëtt all Bit kodéiert duerch de Phasendifferenz vu successive Impulser. Et wäert fäeg sinn op 2,88 Gbps ze bedreiwen, awer et wäert vill Kraaft erfuerderen. Detektoren sinn nëmme fäeg fir Pulsdifferenzen an héich-Energie-Signaler z'entdecken, sou datt DPSK gutt funktionnéiert mat no-Äerd Kommunikatiounen, awer et ass net déi bescht Method fir déiwe Raum, wou Energielagerung problematesch ass. E Signal, dat vum Mars geschéckt gëtt, verléiert Energie ier et op d'Äerd kënnt, sou datt LCRD eng méi effizient Technologie benotzt, Pulsphase Modulatioun, fir optesch Kommunikatioun mam Deep Space ze demonstréieren.
NASA Ingenieuren preparéieren LADEE fir Testen
Am Joer 2017 hunn Ingenieuren Fluchmodem an enger thermescher Vakuumkammer getest
"Am Wesentlechen zielt et Photonen", erkläert den Abraham. - Déi kuerz Zäit fir d'Kommunikatioun zougewisen ass an e puer Zäitsegmenter opgedeelt. Fir d'Donnéeën ze kréien, musst Dir just kucken ob d'Photonne bei jidderengem vun de Lücken mam Detektor kollidéiert sinn. Dëst ass wéi d'Donnéeën am FIM kodéiert sinn. Et ass wéi Morse Code, nëmme mat super-schnell Geschwindegkeet. Entweder gëtt et e Blëtz zu engem bestëmmte Moment, oder et gëtt net, an de Message gëtt duerch eng Sequenz vu Blëtz kodéiert. "Obwuel dëst vill méi lues ass wéi DPSK, kënne mir nach ëmmer optesch Kommunikatiounen mat Geschwindegkeete vun Zénger oder Honnerte vu Mbps op enger Distanz zum Mars etabléieren", füügt den Abraham derbäi.
Natierlech geet de LCRD Projet net nëmmen ëm dës zwee Terminaler. Et soll och als Internet Node am Weltraum funktionnéieren. Um Terrain ginn et dräi Statiounen, déi LCRD operéieren: eng am White Sands an New Mexico, een am Table Mountain a Kalifornien, an een op der Insel Hawaii oder Maui. D'Iddi ass, den Iwwergang vun enger Buedemstatioun op déi aner am Fall vun schlechtem Wieder op enger vun de Statiounen ze testen. D'Missioun wäert och d'Operatioun vum LCRD als Datesender testen. Den opteschen Signal vun enger vun de Statiounen geet un de Satellit an dann op eng aner Statioun iwwerdroen - an dat alles iwwer optesch Kommunikatioun.
Wann et net méiglech ass d'Donnéeën direkt ze transferéieren, späichert de LCRD se an iwwerdroe se wann et méiglech ass. Wann d'Donnéeën dréngend sinn oder et net genuch Späicherplatz u Bord ass, schéckt de LCRD se direkt iwwer seng Ka-Band Antenne. Also, de Virgänger fir zukünfteg Sendersatellitten, LCRD wäert en hybride radiooptesche System sinn. Dëst ass genau d'Aart vun Eenheet déi d'NASA an der Ëmlafbunn ronderëm de Mars muss placéieren fir en interplanetarescht Netzwierk z'organiséieren dat d'mënschlech Exploratioun vum déiwe Raum an den 2030er ënnerstëtzt.
Mars online bréngen
Am leschte Joer huet d'Equipe vum Abraham zwee Pabeiere geschriwwen, déi d'Zukunft vun der Deep Space Kommunikatioun beschreiwen, déi op der SpaceOps Konferenz a Frankräich am Mee 2019 presentéiert ginn. Eent beschreift Deep Space Kommunikatiounen allgemeng, déi aner (""“) offréiert eng detailléiert Beschreiwung vun der Infrastruktur déi fäeg ass en Internet-ähnlechen Service fir Astronauten um roude Planéit ze bidden.
Schätzunge vu Peak Duerchschnëttsdatentransferraten ware ronn 215 Mbps fir den Download an 28 Mbps fir den Eroplueden. De Mars-Internet besteet aus dräi Netzwierker: WiFi deen d'Fuerschungsgebitt op der Uewerfläch deckt, de planetareschen Netzwierk dat Daten vun der Uewerfläch op d'Äerd iwwerdréit, an dat terrestrescht Netzwierk, en Deep Space Kommunikatiounsnetz mat dräi Site verantwortlech fir dës Donnéeën ze kréien an d'Äntwerten ze schécken. zréck op Mars.
"Wann Dir esou eng Infrastruktur entwéckelt, ginn et vill Probleemer. Et muss zouverlässeg a stabil sinn, och op der maximaler Distanz zum Mars vun 2,67 AU. während Perioden vun superior Sonnekonjunktioun, wann de Mars sech hannert der Sonn verstoppt", seet den Abraham. Sou eng Konjunktioun geschitt all zwee Joer a brécht d'Kommunikatioun mam Mars komplett. "Haut kënne mir et net ëmgoen. All d'Landungs- an Ëmlafstatiounen, déi um Mars sinn, verléieren einfach ongeféier zwou Wochen de Kontakt mat der Äerd. Mat optescher Kommunikatioun wäert de Kommunikatiounsverloscht duerch d'Solarverbindung nach méi laang sinn, 10 bis 15 Wochen." Fir Roboteren sinn esou Lücken net besonnesch grujeleg. Esou Isolatioun verursaacht hinnen keng Problemer, well se sech net langweilen, keng Einsamkeet erliewen, se brauchen net hir Léifsten ze gesinn. Mee fir de Mënsch ass et guer net esou.
"Dofir erlaben mir theoretesch d'Inbetriebnung vun zwee Ëmlafsender, déi an enger kreesfërmeger equatorialer Ëmlafbunn 17300 km iwwer der Uewerfläch vum Mars plazéiert sinn", geet den Abraham weider. No der Etude solle se all 1500 kg weien, e Set vun Terminals droen, déi an der X-Band, Ka-Band, an der optescher Band funktionnéieren, a mat Solarpanneauen mat enger Kapazitéit vun 20-30 kW ugedriwwe ginn. Si mussen den Delay Tolerant Network Protocol ënnerstëtzen - am Wesentlechen TCP / IP, entwéckelt fir déi héich Verzögerungen ze handhaben déi interplanetaresch Netzwierker zwangsleefeg erliewen. D'Bunnstatiounen, déi am Netz deelhuelen, mussen fäeg sinn mat Astronauten a Gefierer op der Uewerfläch vum Planéit, mat Buedemstatiounen a mateneen ze kommunizéieren.
"Dëse Crosstalk ass ganz wichteg well et d'Zuel vun den Antennen reduzéiert déi néideg ass fir Daten op 250 Mbps ze vermëttelen", seet den Abraham. Säin Team schätzt datt eng Array vu sechs 250-Meter Antennen gebraucht ginn fir 34 Mbps Daten vun engem vun den Ëmlafsender ze kréien. Dëst bedeit datt d'NASA dräi zousätzlech Antennen op den Deep Space Kommunikatiounsplaze musse bauen, awer dës dauert Joeren ze bauen an sinn extrem deier. "Awer mir mengen, datt zwou Orbitalstatiounen Daten tëscht sech kënnen deelen a se gläichzäiteg mat enger Geschwindegkeet vun 125 Mbps schécken, wou ee Sender eng Halschent vum Datepaket schéckt an deen aneren deen aneren schéckt", seet den Abraham . Och haut kënnen 34 Meter déif Raumkommunikatiounsantennen gläichzäiteg Daten vu véier verschiddene Raumschëffer gläichzäiteg kréien, wat zu der Bedierfnes vun dräi Antennen resultéiert fir d'Aufgab ze kompletéieren. "Et brauch déiselwecht Unzuel vun Antennen fir zwou 125 Mbps Iwwerdroungen aus dem selwechte Beräich vum Himmel ze kréien wéi et brauch fir eng Iwwerdroung ze kréien", erkläert den Abraham. "Méi Antennen sinn nëmme gebraucht wann Dir mat enger méi héijer Geschwindegkeet muss kommunizéieren."
Fir mam Problem vun der Sonnekonnektivitéit ze këmmeren, huet dem Abraham seng Equipe proposéiert e Sendersatellit op d'L4/L5 Punkte vun der Sonn-Mars/Sonn-Äerd Ëmlafbunn ze lancéieren. Dann, während Perioden vun der Verbindung, kann et benotzt ginn fir Daten ronderëm d'Sonn ze vermëttelen, anstatt Signaler duerch se ze schécken. Leider, während dëser Period wäert d'Geschwindegkeet op 100 Kbps falen. Einfach gesot, et wäert funktionnéieren, awer suckt.
An der Zwëschenzäit, wäerten Astronauten um Mars musse just iwwer dräi Minutten waarden fir eng Foto vun engem Kitten ze kréien, ouni Verspéidungen ze zielen déi bis zu 40 Minutten kënne sinn. Glécklecherweis, wann d'Ambitioune vun der Mënschheet eis nach méi wäit féieren wéi de Roude Planéit, wäert den interplanetareschen Internet déi meescht vun der Zäit schonn zimlech gutt funktionnéieren.
Source: will.com