ໂທເຂົ້າໄປໃນອາວະກາດເລິກ: NASA ເລັ່ງການສື່ສານລະຫວ່າງດາວເຄາະແນວໃດ

“ຕົວຈິງແລ້ວ ບໍ່ມີບ່ອນໃດສຳລັບການປັບປຸງເທັກໂນໂລຍີຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ. ການ​ແກ້​ໄຂ​ງ່າຍ​ດາຍ​ສິ້ນ​ສຸດ​"

ໃນວັນທີ 26 ພະຈິກ 2018 ເວລາ 22:53 ໂມງ ຕາມເວລາຂອງມົສກູ, ອົງການ NASA ໄດ້ທຳການສຳຫຼວດອີກຄັ້ງ - ຍານສຳຫຼວດ InSight ໄດ້ລົງຈອດເທິງໜ້າດາວອັງຄານສຳເລັດຜົນ ຫຼັງຈາກເຂົ້າສູ່ຊັ້ນບັນຍາກາດ, ສືບເຊື້ອສາຍ ແລະ ການລົງຈອດ, ເຊິ່ງຕໍ່ມາກໍໄດ້ຮັບບັບຕິສະມາວ່າ “ເປັນຕາຢ້ານ 8,1 ນາທີເຄິ່ງ. .” ລາຍລະອຽດທີ່ເໝາະສົມ, ເນື່ອງຈາກນັກວິສະວະກອນຂອງອົງການ NASA ບໍ່ສາມາດຮູ້ໄດ້ທັນທີວ່າຍານສຳຫຼວດອາວະກາດໄດ້ລົງຈອດຢູ່ພື້ນຜິວຂອງດາວເຄາະຢ່າງສຳເລັດຜົນຫຼືບໍ່ ເນື່ອງຈາກການຊັກຊ້າຂອງການສື່ສານລະຫວ່າງໂລກກັບດາວອັງຄານປະມານ XNUMX ນາທີ. ໃນລະຫວ່າງປ່ອງຢ້ຽມນີ້, InSight ບໍ່ສາມາດອີງໃສ່ເສົາອາກາດທີ່ທັນສະ ໄໝ ແລະມີອໍານາດຫຼາຍກວ່າເກົ່າ - ທຸກສິ່ງທຸກຢ່າງແມ່ນຂຶ້ນກັບການສື່ສານ UHF ເກົ່າແກ່ (ວິທີການທີ່ໃຊ້ມາດົນແລ້ວໃນທຸກສິ່ງທຸກຢ່າງຈາກການອອກອາກາດໂທລະພາບແລະ walkie-talkies ຈົນເຖິງອຸປະກອນ Bluetooh).

ດັ່ງນັ້ນ, ຂໍ້ມູນທີ່ສໍາຄັນກ່ຽວກັບສະຖານະຂອງ InSight ໄດ້ຖືກສົ່ງຜ່ານຄື້ນວິທະຍຸທີ່ມີຄວາມຖີ່ຂອງ 401,586 MHz ກັບດາວທຽມສອງດວງ -Cubesat, WALL-E ແລະ EVE, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ສົ່ງຂໍ້ມູນຢູ່ທີ່ 8 Kbps ໄປຫາເສົາອາກາດ 70 ແມັດທີ່ຕັ້ງຢູ່ເທິງໂລກ. cubesats ໄດ້ຖືກຍິງຂຶ້ນເທິງຈະຫຼວດດຽວກັນກັບ InSight, ແລະພວກມັນໄດ້ໄປພ້ອມກັບມັນໃນການເດີນທາງໄປຫາດາວອັງຄານເພື່ອສັງເກດການລົງຈອດ ແລະສົ່ງຂໍ້ມູນກັບບ້ານໃນທັນທີ. ຍານອະວະກາດດາວອັງຄານອື່ນໆ, e.g. ດາວທຽມສຳຫຼວດດາວອັງຄານ (MRS), ຢູ່ໃນສະຖານະການທີ່ງຸ່ມງ່າມແລະບໍ່ສາມາດແລກປ່ຽນຂໍ້ຄວາມກັບ Lander ໃນເວລາຈິງ. ບໍ່ໄດ້ເວົ້າວ່າການລົງຈອດທັງຫມົດແມ່ນຂຶ້ນກັບສອງ CubeSats ທົດລອງແຕ່ລະຂະຫນາດຂອງກະເປົ໋າ, ແຕ່ MRS ພຽງແຕ່ສາມາດສົ່ງຂໍ້ມູນຈາກ InSight ຫຼັງຈາກລໍຖ້າດົນກວ່ານັ້ນ.

ການລົງຈອດ InSight ຕົວຈິງໄດ້ທົດສອບສະຖາປັດຕະຍະກໍາການສື່ສານທັງຫມົດຂອງ NASA, ເຄືອຂ່າຍ Mars. ສັນຍານຂອງຍານອາວະກາດ InSight ທີ່ສົ່ງກັບດາວທຽມທີ່ໂຄຈອນຈະມາຮອດໂລກຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ເຖິງແມ່ນວ່າດາວທຽມຈະລົ້ມເຫລວ. WALL-E ແລະ EVE ຕ້ອງການສົ່ງຂໍ້ມູນທັນທີ, ແລະພວກເຂົາເຮັດມັນ. ຖ້າ CubeSats ເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ໄດ້ເຮັດວຽກຍ້ອນເຫດຜົນບາງຢ່າງ, MRS ພ້ອມທີ່ຈະມີບົດບາດຂອງພວກເຂົາ. ແຕ່ລະຄົນດໍາເນີນການເປັນ node ໃນເຄືອຂ່າຍຄ້າຍຄືອິນເຕີເນັດ, routing packets ຂໍ້ມູນໂດຍຜ່ານ terminals ທີ່ແຕກຕ່າງກັນປະກອບດ້ວຍອຸປະກອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ໃນມື້ນີ້, ປະສິດທິພາບຫຼາຍທີ່ສຸດຂອງພວກເຂົາແມ່ນ MRS, ສາມາດສົ່ງຂໍ້ມູນດ້ວຍຄວາມໄວສູງເຖິງ 6 Mbit / s (ແລະນີ້ແມ່ນບັນທຶກປະຈຸບັນສໍາລັບພາລະກິດລະຫວ່າງດາວເຄາະ). ແຕ່ NASA ຕ້ອງປະຕິບັດການດ້ວຍຄວາມໄວທີ່ຊ້າລົງຫຼາຍໃນອະດີດ - ແລະຕ້ອງການການໂອນຂໍ້ມູນໄວກວ່າໃນອະນາຄົດ.

ຄືກັນກັບຜູ້ໃຫ້ບໍລິການອິນເຕີເນັດຂອງເຈົ້າ, NASA ອະນຸຍາດໃຫ້ຜູ້ໃຊ້ອິນເຕີເນັດ ກວດສອບ ການສື່ສານກັບຍານອະວະກາດໃນເວລາຈິງ.

ເຄືອຂ່າຍການສື່ສານຊ່ອງເລິກ

ໃນຂະນະທີ່ການປະກົດຕົວຂອງ NASA ໃນອາວະກາດເພີ່ມຂຶ້ນ, ການປັບປຸງລະບົບການສື່ສານໄດ້ເກີດຂື້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເພື່ອກວມເອົາພື້ນທີ່ຫຼາຍຂື້ນ: ທໍາອິດຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນຂອງໂລກຕ່ໍາ, ຫຼັງຈາກນັ້ນຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນ geosynchronous ແລະດວງຈັນ, ແລະບໍ່ດົນການສື່ສານໄດ້ເຂົ້າໄປໃນອາວະກາດ. ມັນທັງຫມົດໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍເຄື່ອງຮັບສັນຍານວິທະຍຸແບບເຄື່ອນທີ່ທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຮັບ telemetry ຈາກ Explorer 1, ດາວທຽມທໍາອິດທີ່ປະສົບຜົນສໍາເລັດໂດຍຊາວອາເມລິກາໃນປີ 1958, ຢູ່ຖານທັບທະຫານສະຫະລັດໃນໄນຈີເຣຍ, ສິງກະໂປແລະຄາລິຟໍເນຍ. ຊ້າແຕ່ແນ່ນອນ, ພື້ນຖານນີ້ໄດ້ພັດທະນາໄປສູ່ລະບົບສົ່ງຂໍ້ຄວາມທີ່ກ້າວໜ້າຂອງທຸກມື້ນີ້.

Douglas Abraham, ຫົວຫນ້າພະແນກຍຸດທະສາດແລະລະບົບ Foresight ໃນຜູ້ອໍານວຍການເຄືອຂ່າຍ Interplanetary ຂອງ NASA, ເນັ້ນຫນັກເຖິງສາມເຄືອຂ່າຍທີ່ພັດທະນາເອກະລາດສໍາລັບການສົ່ງຂໍ້ຄວາມໃນອາວະກາດ. ເຄືອຂ່າຍ Near Earth ປະຕິບັດການກັບຍານອາວະກາດຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນຂອງໂລກຕ່ໍາ. ອັບລາຫາມເວົ້າວ່າ: "ມັນເປັນບ່ອນເກັບມ້ຽນເສົາອາກາດ, ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນ 9 ຫາ 12 ແມັດ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຂ້າງເທິງວົງໂຄຈອນ geosynchronous ຂອງໂລກ, ມີດາວທຽມຕິດຕາມແລະສົ່ງຂໍ້ມູນ (TDRS). "ພວກເຂົາສາມາດເບິ່ງດາວທຽມຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນຂອງໂລກຕ່ໍາແລະຕິດຕໍ່ສື່ສານກັບພວກເຂົາ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນສົ່ງຂໍ້ມູນນີ້ຜ່ານ TDRS ໄປສູ່ພື້ນດິນ," Abraham ອະທິບາຍ. "ລະບົບສົ່ງຂໍ້ມູນດາວທຽມນີ້ເອີ້ນວ່າເຄືອຂ່າຍອາວະກາດ NASA."

ແຕ່ເຖິງແມ່ນ TDRS ຍັງບໍ່ພຽງພໍທີ່ຈະຕິດຕໍ່ສື່ສານກັບຍານອະວະກາດ, ເຊິ່ງໄປໄກກວ່າວົງໂຄຈອນຂອງດວງຈັນ, ໄປຫາດາວເຄາະອື່ນໆ. "ດັ່ງນັ້ນພວກເຮົາຕ້ອງສ້າງເຄືອຂ່າຍທີ່ກວມເອົາລະບົບແສງຕາເວັນທັງຫມົດ. ແລະນີ້ແມ່ນເຄືອຂ່າຍ Deep Space [DSN], Abraham ເວົ້າ. ເຄືອຂ່າຍ Mars ແມ່ນການຂະຫຍາຍ DSN.

ເນື່ອງຈາກຄວາມຍາວແລະຮູບແບບຂອງມັນ, DSN ແມ່ນສະລັບສັບຊ້ອນທີ່ສຸດຂອງລະບົບທີ່ລະບຸໄວ້. ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, ນີ້ແມ່ນຊຸດຂອງເສົາອາກາດຂະຫນາດໃຫຍ່, ເສັ້ນຜ່າກາງ 34 ຫາ 70 m. ແຕ່ລະສະຖານທີ່ DSN ສາມແຫ່ງມີເສົາອາກາດ 34 ແມັດຫຼາຍສາຍ ແລະເສົາອາກາດ 70 ແມັດ. ສະຖານທີ່ຫນຶ່ງຕັ້ງຢູ່ໃນ Goldstone (ຄາລິຟໍເນຍ), ອີກບ່ອນຫນຶ່ງຢູ່ໃກ້ກັບ Madrid (ສະເປນ), ແລະສະຖານທີ່ທີສາມໃນ Canberra (ອົດສະຕາລີ). ສະຖານທີ່ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຕັ້ງຢູ່ຫ່າງກັນປະມານ 120 ອົງສາໃນທົ່ວໂລກ, ແລະສະຫນອງການຄຸ້ມຄອງ XNUMX ຊົ່ວໂມງກັບຍານອະວະກາດທັງຫມົດຢູ່ນອກວົງໂຄຈອນ geosynchronous.

ເສົາອາກາດ 34 ແມັດແມ່ນອຸປະກອນຕົ້ນຕໍຂອງ DSN, ແລະມີສອງປະເພດ: ເສົາອາກາດທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງເກົ່າແລະເສົາອາກາດ waveguide ຂ້ອນຂ້າງໃຫມ່. ຄວາມແຕກຕ່າງແມ່ນວ່າສາຍອາກາດຄື້ນທິດທາງມີກະຈົກ RF ທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາຫ້າອັນທີ່ສະທ້ອນສັນຍານລົງທໍ່ໄປຫາຫ້ອງຄວບຄຸມໃຕ້ດິນ, ບ່ອນທີ່ເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ວິເຄາະສັນຍານເຫຼົ່ານັ້ນໄດ້ຮັບການປົກປ້ອງດີກວ່າຈາກແຫຼ່ງລົບກວນທັງຫມົດ. ເສົາອາກາດ 34 ແມັດ, ປະຕິບັດການສ່ວນບຸກຄົນຫຼືເປັນກຸ່ມຂອງ 2-3 ຖ້ວຍ, ສາມາດສະຫນອງການສື່ສານສ່ວນໃຫຍ່ທີ່ NASA ຕ້ອງການ. ແຕ່ສໍາລັບກໍລະນີພິເສດໃນເວລາທີ່ໄລຍະຫ່າງກາຍເປັນຍາວເກີນໄປສໍາລັບເສົາອາກາດ 34 ແມັດຫຼາຍ, ການຄວບຄຸມ DSN ໃຊ້ monsters 70 ແມັດ.

"ພວກເຂົາມີບົດບາດສໍາຄັນໃນຫຼາຍໆຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ," Abraham ກ່າວກ່ຽວກັບເສົາອາກາດຂະຫນາດໃຫຍ່. ອັນທໍາອິດແມ່ນເວລາທີ່ຍານອາວະກາດຢູ່ໄກຈາກໂລກທີ່ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະສ້າງການສື່ສານກັບມັນໂດຍໃຊ້ຈານນ້ອຍກວ່າ. "ຕົວຢ່າງທີ່ດີອາດຈະເປັນພາລະກິດ New Horizons, ເຊິ່ງໄດ້ບິນໄປໄກກວ່າດາວ Pluto, ຫຼືຍານອາວະກາດ Voyager, ເຊິ່ງຕັ້ງຢູ່ນອກລະບົບແສງຕາເວັນ. ພຽງແຕ່ເສົາອາກາດ 70 ແມັດສາມາດເຈາະພວກມັນແລະສົ່ງຂໍ້ມູນຂອງພວກເຂົາໄປສູ່ໂລກ,” Abraham ອະທິບາຍ.

ຖ້ວຍ 70 ແມັດຍັງຖືກໃຊ້ໃນເວລາທີ່ຍານອາວະກາດບໍ່ສາມາດປະຕິບັດການເສົາອາກາດ, ບໍ່ວ່າຈະເປັນຍ້ອນສະຖານະການທີ່ສໍາຄັນທີ່ໄດ້ວາງແຜນໄວ້ເຊັ່ນການເຂົ້າສູ່ວົງໂຄຈອນ, ຫຼືເນື່ອງຈາກວ່າບາງສິ່ງບາງຢ່າງຜິດພາດຢ່າງຮ້າຍແຮງ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ເສົາອາກາດ 70 ແມັດໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກັບຄືນ Apollo 13 ສູ່ໂລກຢ່າງປອດໄພ. ນາງຍັງໄດ້ຮັບຮອງເອົາເສັ້ນທີ່ມີຊື່ສຽງຂອງ Neil Armstrong, "ບາດກ້າວນ້ອຍໆສໍາລັບຜູ້ຊາຍ, ບາດກ້າວອັນໃຫຍ່ຫຼວງສໍາລັບມະນຸດ." ແລະເຖິງແມ່ນວ່າໃນມື້ນີ້, DSN ຍັງຄົງເປັນລະບົບການສື່ສານທີ່ກ້າວຫນ້າແລະລະອຽດອ່ອນທີ່ສຸດໃນໂລກ. ອັບລາຫາມ​ເຕືອນ​ວ່າ “ແຕ່​ຍ້ອນ​ເຫດຜົນ​ຫຼາຍ​ຢ່າງ​ມັນ​ໄດ້​ເຖິງ​ຂີດ​ຈຳກັດ​ແລ້ວ. – ຕົວຈິງແລ້ວບໍ່ມີບ່ອນໃດທີ່ຈະປັບປຸງເທັກໂນໂລຍີທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ. ວິທີແກ້ໄຂງ່າຍໆແມ່ນ ໝົດ ໄປ."

ສະຖານີພື້ນດິນສາມແຫ່ງຫ່າງກັນ 120 ອົງສາ

ແຜ່ນ DSN ໃນ Canberra

ສະລັບສັບຊ້ອນ DSN ໃນ Madrid

DSN ໃນ Goldstone

ຫ້ອງຄວບຄຸມຢູ່ທີ່ຫ້ອງທົດລອງ Jet Propulsion

ວິ​ທະ​ຍຸ​ແລະ​ສິ່ງ​ທີ່​ຈະ​ເກີດ​ຂຶ້ນ​ຫຼັງ​ຈາກ​ນັ້ນ​

ເລື່ອງນີ້ບໍ່ແມ່ນເລື່ອງໃຫມ່. ປະຫວັດສາດຂອງການສື່ສານໃນອາວະກາດເລິກປະກອບດ້ວຍການຕໍ່ສູ້ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເພື່ອເພີ່ມຄວາມຖີ່ແລະສັ້ນລົງ wavelengths. Explorer 1 ໃຊ້ຄວາມຖີ່ 108 MHz. ຈາກນັ້ນອົງການ NASA ໄດ້ນຳສະເໜີເສົາອາກາດທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ ແລະໄດ້ຮັບຜົນດີທີ່ຮອງຮັບຄວາມຖີ່ໃນ L-band, 1 ຫາ 2 GHz. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ມັນແມ່ນການຫັນຂອງ S-band, ມີຄວາມຖີ່ຈາກ 2 ຫາ 4 GHz, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນອົງການໄດ້ປ່ຽນໄປ X-band, ມີຄວາມຖີ່ 7-11,2 GHz.

ໃນມື້ນີ້, ລະບົບການສື່ສານໃນອາວະກາດແມ່ນມີການປ່ຽນແປງອີກເທື່ອຫນຶ່ງ - ພວກເຂົາກໍາລັງຍ້າຍໄປຢູ່ໃນຂອບເຂດ 26-40 GHz, Ka-band. "ເຫດຜົນສໍາລັບແນວໂນ້ມນີ້ແມ່ນວ່າຄວາມຍາວຂອງຄື້ນສັ້ນແລະຄວາມຖີ່ທີ່ສູງຂຶ້ນ, ອັດຕາການໂອນຂໍ້ມູນໄວສາມາດບັນລຸໄດ້," Abraham ເວົ້າ.

ມີເຫດຜົນສໍາລັບການ optimism, ເນື່ອງຈາກວ່າປະຫວັດສາດຈັງຫວະຂອງການສື່ສານຢູ່ NASA ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງໄວ. ເອກະສານຄົ້ນຄວ້າປີ 2014 ຈາກຫ້ອງທົດລອງ Jet Propulsion ສະໜອງຂໍ້ມູນການປຽບທຽບຕໍ່ໄປນີ້: ຖ້າພວກເຮົາໃຊ້ເທັກໂນໂລຍີການສື່ສານຂອງ Explorer 1 ເພື່ອສົ່ງຮູບຖ່າຍ iPhone ທຳມະດາຈາກດາວພະຫັດລົງສູ່ໂລກ, ມັນຈະໃຊ້ເວລາດົນກວ່າອາຍຸຈັກກະວານເຖິງ 460 ເທົ່າ. ສຳລັບໄພໂອເນຍ 2 ແລະ 4 ຈາກຊຸມປີ 1960, ມັນຈະໃຊ້ເວລາ 633 ປີ. Mariner 000 ຈາກ 9 ຈະເຮັດມັນໃນ 1971 ຊົ່ວໂມງ. ມື້ນີ້ມັນຈະໃຊ້ເວລາ MRS ສາມນາທີ.

ບັນຫາດຽວ, ແນ່ນອນ, ແມ່ນວ່າຈໍານວນຂໍ້ມູນທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍຍານອະວະກາດແມ່ນການຂະຫຍາຍຕົວໄວເທົ່າທີ່, ຖ້າບໍ່ໄວກວ່າ, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຄວາມສາມາດໃນການສົ່ງຕໍ່ຂອງມັນ. ໃນໄລຍະ 40 ປີຂອງການດໍາເນີນງານ, Voyagers 1 ແລະ 2 ໄດ້ຜະລິດຂໍ້ມູນ 5 TB. ດາວທຽມວິທະຍາສາດໂລກ NISAR, ກໍານົດຈະເປີດຕົວໃນປີ 2020, ຈະຜະລິດຂໍ້ມູນ 85 TB ຕໍ່ເດືອນ. ແລະຖ້າຫາກວ່າດາວທຽມຂອງໂລກມີຄວາມສາມາດຂ້ອນຂ້າງນີ້, ການໂອນປະລິມານຂໍ້ມູນດັ່ງກ່າວລະຫວ່າງດາວເຄາະແມ່ນເປັນເລື່ອງທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫມົດ. ເຖິງແມ່ນວ່າ MRS ທີ່ຂ້ອນຂ້າງໄວຈະສົ່ງຂໍ້ມູນ 85 TB ໄປສູ່ໂລກເປັນເວລາ 20 ປີ.

"ອັດຕາຂໍ້ມູນທີ່ຄາດໄວ້ສໍາລັບການສໍາຫຼວດດາວອັງຄານໃນທ້າຍປີ 2020 ແລະຕົ້ນປີ 2030 ຈະເປັນ 150 Mbps ຫຼືສູງກວ່າ, ສະນັ້ນໃຫ້ພວກເຮົາເຮັດຄະນິດສາດ," Abraham ເວົ້າ. - ຖ້າຍານອາວະກາດຊັ້ນ MRS ຢູ່ໃນໄລຍະທາງສູງສຸດຈາກພວກເຮົາໄປດາວອັງຄານສາມາດສົ່ງປະມານ 1 Mbit / s ໄປຫາເສົາອາກາດ 70 ແມັດເທິງໂລກ, ຫຼັງຈາກນັ້ນໃຫ້ຈັດການສື່ສານດ້ວຍຄວາມໄວ 150 Mbit / s array ຂອງ 150 70 ແມັດ. ເສົາອາກາດຈະຖືກຕ້ອງການ. ແມ່ນແລ້ວ, ແນ່ນອນ, ພວກເຮົາສາມາດມາພ້ອມກັບວິທີການທີ່ສະຫລາດເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຈໍານວນທີ່ໂງ່ນີ້ເລັກນ້ອຍ, ແຕ່ບັນຫາທີ່ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນແມ່ນ: ການຈັດການສື່ສານລະຫວ່າງດາວເຄາະດ້ວຍຄວາມໄວ 150 Mbps ແມ່ນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທີ່ສຸດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາຍັງຂາດຄວາມຖີ່ທີ່ອະນຸຍາດ.”

ໃນຖານະເປັນ Abraham ສະແດງໃຫ້ເຫັນ, ປະຕິບັດການໃນ S-band ຫຼື X-band, ພາລະກິດ 25 Mbps ດຽວຈະຄອບຄອງ spectrum ທີ່ມີຢູ່ທັງຫມົດ. ມີພື້ນທີ່ຫຼາຍກວ່າຢູ່ໃນ Ka-band, ແຕ່ວ່າພຽງແຕ່ດາວອັງຄານສອງດວງທີ່ມີຄວາມໄວ 150 Mbit/s ຈະຄອບຄອງພື້ນທີ່ທັງຫມົດ. ເວົ້າງ່າຍໆ, ອິນເຕີເນັດ interplanetary ຈະຕ້ອງການຫຼາຍກ່ວາພຽງແຕ່ວິທະຍຸເພື່ອປະຕິບັດການ - ມັນຈະອີງໃສ່ເລເຊີ.

ການເກີດຂື້ນຂອງການສື່ສານ optical

Lasers ສຽງ futuristic, ແຕ່ແນວຄວາມຄິດຂອງການສື່ສານ optical ສາມາດ traced ກັບຄືນໄປບ່ອນສິດທິບັດຍື່ນໂດຍ Alexander Graham Bell ໃນ 1880s. Bell ໄດ້ພັດທະນາລະບົບທີ່ແສງຕາເວັນ, ສຸມໃສ່ beam ແຄບຫຼາຍ, ຖືກມຸ້ງໄປສູ່ diaphragm ສະທ້ອນທີ່ສັ່ນສະເທືອນໂດຍສຽງ. ການສັ່ນສະເທືອນເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ຜ່ານເລນເຂົ້າໄປໃນເຄື່ອງກວດຈັບພາບດິບ. ການປ່ຽນແປງໃນຄວາມຕ້ານທານຂອງ photodetector ໄດ້ປ່ຽນແປງໃນປະຈຸບັນຜ່ານໂທລະສັບ.

ລະບົບບໍ່ຫມັ້ນຄົງ, ປະລິມານຕ່ໍາຫຼາຍ, ແລະ Bell ໄດ້ປະຖິ້ມຄວາມຄິດໃນທີ່ສຸດ. ແຕ່ເກືອບ 100 ປີຕໍ່ມາ, ປະກອບອາວຸດດ້ວຍເລເຊີແລະໃຍແກ້ວນໍາແສງ, ວິສະວະກອນ NASA ໄດ້ກັບຄືນສູ່ແນວຄວາມຄິດເກົ່ານີ້.

"ພວກເຮົາຮູ້ຂໍ້ຈໍາກັດຂອງລະບົບຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ, ດັ່ງນັ້ນໃນ JPL ໃນທ້າຍຊຸມປີ 1970, ຕົ້ນປີ 1980, ພວກເຮົາໄດ້ເລີ່ມປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການສົ່ງຂໍ້ຄວາມຈາກພື້ນທີ່ເລິກໂດຍໃຊ້ເລເຊີອະວະກາດ," Abraham ເວົ້າ. ເພື່ອໃຫ້ເຂົ້າໃຈໄດ້ດີຂຶ້ນວ່າແມ່ນຫຍັງ ແລະເປັນໄປບໍ່ໄດ້ໃນການສື່ສານທາງແສງໃນອະວະກາດເລິກ, ຫ້ອງທົດລອງໄດ້ເປີດຕົວການສຶກສາລະບົບດາວທຽມ Deep Space Relay (DRSS) ເປັນເວລາສີ່ປີໃນທ້າຍຊຸມປີ 1980. ການສຶກສາຕ້ອງຕອບຄໍາຖາມທີ່ສໍາຄັນ: ແມ່ນຫຍັງກ່ຽວກັບສະພາບອາກາດແລະການເບິ່ງເຫັນ (ຫຼັງຈາກທັງຫມົດ, ຄື້ນຟອງວິທະຍຸສາມາດຜ່ານເມຄໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ, ໃນຂະນະທີ່ lasers ບໍ່ສາມາດ)? ຈະເປັນແນວໃດຖ້າມຸມ Sun-Earth-probe ກາຍເປັນແຫຼມເກີນໄປ? ເຄື່ອງກວດຈັບເທິງໂລກສາມາດຈຳແນກສັນຍານແສງຕາເວັນອ່ອນໆໄດ້ບໍ? ແລະສຸດທ້າຍ, ທັງຫມົດນີ້ຈະມີມູນຄ່າເທົ່າໃດແລະມັນຈະຄຸ້ມຄ່າບໍ? "ພວກເຮົາຍັງຊອກຫາຄໍາຕອບສໍາລັບຄໍາຖາມເຫຼົ່ານີ້," Abraham ຍອມຮັບ. "ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄໍາຕອບເພີ່ມຂຶ້ນສະຫນັບສະຫນູນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການສົ່ງຂໍ້ມູນ optical."

DSRSS ແນະນໍາວ່າຈຸດທີ່ຕັ້ງຢູ່ເຫນືອຊັ້ນບັນຍາກາດຂອງໂລກຈະເຫມາະສົມທີ່ສຸດສໍາລັບການສື່ສານທາງ optical ແລະວິທະຍຸ. ມັນໄດ້ຖືກລະບຸໄວ້ວ່າລະບົບການສື່ສານ optical ທີ່ຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນສະຖານີວົງໂຄຈອນຈະປະຕິບັດໄດ້ດີກວ່າສະຖາປັດຕະຍະກໍາພື້ນດິນ, ລວມທັງເສົາອາກາດ 70 ແມັດທີ່ເປັນສັນຍາລັກ. ຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນຂອງໂລກຕ່ໍາ, ມັນໄດ້ຖືກວາງແຜນທີ່ຈະນໍາໃຊ້ຈານ 10 ແມັດ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຍົກມັນໄປສູ່ geosynchronous. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງລະບົບດັ່ງກ່າວ - ປະກອບດ້ວຍດາວທຽມທີ່ມີຈານ, ຍານພາຫະນະເປີດຕົວ, ແລະຫ້າສະຖານີຜູ້ໃຊ້ - ແມ່ນຫ້າມ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ການສຶກສາບໍ່ໄດ້ລວມເຖິງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງລະບົບການຊ່ວຍເຫຼືອທີ່ຈໍາເປັນທີ່ຈະເຂົ້າມາໃນການປະຕິບັດງານໃນກໍລະນີທີ່ເກີດຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງດາວທຽມ.

ສໍາລັບລະບົບນີ້, ຫ້ອງທົດລອງໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນເບິ່ງສະຖາປັດຕະຍະກໍາພື້ນດິນທີ່ອະທິບາຍໄວ້ໃນບົດລາຍງານຂອງ Ground Based Advanced Technology Study (GBATS), ດໍາເນີນການປະມານເວລາດຽວກັນກັບ DRSS. ຄົນທີ່ເຮັດວຽກກ່ຽວກັບ GBATS ອອກມາມີສອງຂໍ້ສະເຫນີທາງເລືອກ. ທໍາອິດແມ່ນການຕິດຕັ້ງຫົກສະຖານີທີ່ມີເສົາອາກາດ 10 ແມັດແລະເສົາອາກາດອາໄຫຼ່ຍາວແມັດທີ່ຕັ້ງຢູ່ຫ່າງກັນ 60 ອົງສາຕາມເສັ້ນສູນສູດທັງຫມົດ. ສະຖານີດັ່ງກ່າວຕ້ອງໄດ້ສ້າງຢູ່ເທິງຍອດພູ, ບ່ອນທີ່ສະພາບອາກາດຈະແຈ້ງຢ່າງຫນ້ອຍ 66% ຂອງມື້ຕໍ່ປີ. ດັ່ງນັ້ນ, 2-3 ສະຖານີຈະເຫັນໄດ້ສະເຫມີກັບຍານອະວະກາດໃດໆ, ແລະພວກມັນຈະມີສະພາບອາກາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ທາງ​ເລືອກ​ທີ​ສອງ​ແມ່ນ​ເກົ້າ​ສະ​ຖາ​ນີ​, ເປັນ​ກຸ່ມ​ໃນ​ກຸ່ມ​ສາມ​, ແລະ​ຕັ້ງ​ຢູ່ 120 ອົງ​ສາ​ຈາກ​ກັນ​. ສະຖານີພາຍໃນແຕ່ລະກຸ່ມຄວນຕັ້ງຢູ່ຫ່າງຈາກກັນ 200 ກິໂລແມັດເພື່ອໃຫ້ພວກເຂົາເບິ່ງເຫັນໄດ້ໂດຍກົງ, ແຕ່ຢູ່ໃນຈຸລັງສະພາບອາກາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

ທັງສອງສະຖາປັດຕະຍະກໍາ GBATS ມີລາຄາຖືກກວ່າວິທີການພື້ນທີ່, ແຕ່ພວກເຂົາຍັງມີບັນຫາ. ກ່ອນອື່ນ ໝົດ, ນັບຕັ້ງແຕ່ສັນຍານຕ້ອງເດີນທາງຜ່ານຊັ້ນບັນຍາກາດຂອງໂລກ, ການຕ້ອນຮັບໃນຕອນກາງເວັນຈະຮ້າຍແຮງກວ່າການຕ້ອນຮັບໃນຕອນກາງຄືນເນື່ອງຈາກທ້ອງຟ້າທີ່ສະຫວ່າງ. ເຖິງວ່າຈະມີການຈັດການທີ່ສະຫລາດ, ສະຖານີດິນ optical ຈະຂຶ້ນກັບສະພາບອາກາດ. ຍານອະວະກາດທີ່ຊີ້ laser ຢູ່ສະຖານີພື້ນດິນໃນທີ່ສຸດຈະຕ້ອງປັບຕົວເຂົ້າກັບສະພາບອາກາດທີ່ບໍ່ດີແລະສ້າງການສື່ສານກັບສະຖານີອື່ນທີ່ບໍ່ໄດ້ຖືກປິດບັງໂດຍເມກ.

ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໂດຍບໍ່ຄໍານຶງເຖິງບັນຫາ, ໂຄງການ DSRSS ແລະ GBATS ໄດ້ວາງພື້ນຖານທິດສະດີສໍາລັບລະບົບ optical ສໍາລັບການສື່ສານຊ່ອງເລິກແລະການພັດທະນາທີ່ທັນສະໄຫມຂອງວິສະວະກອນຂອງ NASA. ສິ່ງທີ່ຍັງເຫຼືອແມ່ນເພື່ອສ້າງລະບົບດັ່ງກ່າວແລະສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການປະຕິບັດຂອງມັນ. ໂຊກດີ, ນີ້ແມ່ນພຽງແຕ່ສອງສາມເດືອນເທົ່ານັ້ນ.

ການຈັດຕັ້ງປະຕິບັດໂຄງການ

ໃນເວລານັ້ນ, ການສົ່ງຂໍ້ມູນ optical ໃນອາວະກາດໄດ້ເກີດຂຶ້ນແລ້ວ. ການ​ທົດ​ລອງ​ຄັ້ງ​ທຳ​ອິດ​ແມ່ນ​ໄດ້​ດຳ​ເນີນ​ໃນ​ປີ 1992, ​ໃນ​ເວລາ​ຍານ Galileo ພວມ​ມຸ່ງ​ໜ້າ​ໄປ​ຫາ​ດາວ​ພະຫັດ​ແລະ​ຫັນ​ກ້ອງ​ຖ່າຍ​ຮູບ​ຄວາມ​ລະ​ອຽດ​ສູງ​ມາ​ຫາ​ໂລກ ​ເພື່ອ​ຮັບ​ເອົາ​ຊຸດ​ຂອງ​ແສງ​ເລ​ເຊີ​ທີ່​ສົ່ງ​ຈາກ​ກ້ອງ​ຈຸລະທັດ​ຄວາມ​ສູງ 60 ຊັງ​ຕີ​ແມັດ​ຂຶ້ນ​ຢູ່​ທີ່ Table Mountain Observatory ​ແລະ​ຈາກ 1,5 m. USAF Starfire optical telescope ranges ໃນນິວເມັກຊິໂກ. ໃນເວລານີ້, Galileo ຫ່າງຈາກໂລກ 1,4 ລ້ານກິໂລແມັດ, ແຕ່ແສງເລເຊີທັງສອງຕີກ້ອງຖ່າຍຮູບຂອງມັນ.

ອົງການ​ອະວະກາດ​ຍີ່ປຸ່ນ ​ແລະ​ຢູ​ໂຣບ ຍັງ​ສາມາດ​ສ້າງ​ການ​ສື່ສານ​ທາງ​ແສງ​ລະຫວ່າງ​ສະຖານີ​ພື້ນ​ດິນ​ແລະ​ດາວ​ທຽມ​ໃນ​ວົງ​ໂຄຈອນ​ຂອງ​ໂລກ. ຈາກນັ້ນເຂົາເຈົ້າສາມາດສ້າງການເຊື່ອມຕໍ່ 50 Mbps ລະຫວ່າງດາວທຽມສອງດວງໄດ້. ເມື່ອຫຼາຍປີກ່ອນ, ທີມງານເຢຍລະມັນໄດ້ສ້າງຕັ້ງການເຊື່ອມຕໍ່ສອງທິດທາງ optical ທີ່ມີຄວາມໄວ 5,6 Gbps ລະຫວ່າງດາວທຽມ NFIRE ໃນວົງໂຄຈອນໂລກແລະສະຖານີພື້ນດິນໃນ Tenerife, ປະເທດສະເປນ. ແຕ່ກໍລະນີທັງຫມົດເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບວົງໂຄຈອນຂອງໂລກຕ່ໍາ.

ການເຊື່ອມຕໍ່ optical ທໍາອິດທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ສະຖານີພື້ນດິນແລະຍານອະວະກາດຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນຢູ່ໃກ້ກັບດາວອື່ນໃນລະບົບແສງຕາເວັນໄດ້ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນເດືອນມັງກອນ 2013. ຮູບພາບ ດຳ-ຂາວ ຂະໜາດ 152 x 200 ພິກເຊລ ຂອງ Mona Lisa ໄດ້ຖືກຖ່າຍທອດຈາກ ສະຖານີດາວທຽມ Laser Ranging ລຸ້ນຕໍ່ໄປ ທີ່ສູນການບິນ Goddard Space ຂອງອົງການ NASA ໄປເຖິງ Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) ດ້ວຍຄວາມໄວ 300 bps. ການສື່ສານແມ່ນທາງດຽວ. LRO ສົ່ງຮູບພາບທີ່ມັນໄດ້ຮັບຈາກໂລກກັບຄືນຜ່ານວິທະຍຸສື່ສານປົກກະຕິ. ຮູບພາບຕ້ອງການການແກ້ໄຂຂໍ້ຜິດພາດຂອງຊອບແວເລັກນ້ອຍ, ແຕ່ເຖິງແມ່ນວ່າບໍ່ມີລະຫັດນີ້ມັນກໍ່ງ່າຍຕໍ່ການຮັບຮູ້. ​ແລະ​ໃນ​ເວລາ​ນັ້ນ, ການ​ເປີດ​ຕົວ​ລະບົບ​ທີ່​ມີ​ພະລັງ​ຫຼາຍ​ຂຶ້ນ​ສູ່​ດວງ​ຈັນ​ໄດ້​ວາງ​ແຜນ​ໄວ້​ແລ້ວ.

ຈາກໂຄງການ 2013 Lunar Reconnaissance Orbiter: ເພື່ອເຮັດຄວາມສະອາດຄວາມຜິດພາດການສົ່ງຕໍ່ທີ່ນໍາສະເຫນີໂດຍຊັ້ນບັນຍາກາດຂອງໂລກ (ຊ້າຍ), ນັກວິທະຍາສາດຂອງສູນການບິນ Goddard Space ໄດ້ນໍາໃຊ້ການແກ້ໄຂຄວາມຜິດພາດ Reed-Solomon (ຂວາ), ເຊິ່ງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນ CDs ແລະ DVDs. ຄວາມຜິດພາດທົ່ວໄປລວມມີ pixels ທີ່ຂາດຫາຍໄປ (ສີຂາວ) ແລະສັນຍານທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງ (ສີດໍາ). ເສັ້ນດ່າງສີຂາວສະແດງເຖິງການຢຸດຊົ່ວຄາວໃນລະບົບສາຍສົ່ງ.

«ນັກຄົ້ນຄວ້າຂອງບັນຍາກາດດວງຈັນແລະສະພາບແວດລ້ອມຂີ້ຝຸ່ນ(LADEE) ໄດ້ເຂົ້າສູ່ວົງໂຄຈອນຂອງດວງຈັນໃນວັນທີ 6 ເດືອນຕຸລາປີ 2013, ແລະພຽງແຕ່ຫນຶ່ງອາທິດຕໍ່ມາໄດ້ເປີດຕົວເລເຊີທີ່ມີຈັງຫວະເພື່ອສົ່ງຂໍ້ມູນ. ໃນເວລານີ້, NASA ໄດ້ພະຍາຍາມຈັດການສື່ສານສອງທາງດ້ວຍຄວາມໄວ 20 Mbit / s ໃນທິດທາງອື່ນແລະຄວາມໄວສູງສຸດຂອງ 622 Mbit / s ໃນທິດທາງອື່ນ. ບັນຫາດຽວແມ່ນອາຍຸຂອງພາລະກິດສັ້ນ. ການສື່ສານທາງແສງຂອງ LRO ເຮັດວຽກພຽງແຕ່ສອງສາມນາທີຕໍ່ຄັ້ງ. LADEE ໄດ້ແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນດ້ວຍເລເຊີຂອງລາວເປັນເວລາ 16 ຊົ່ວໂມງໃນໄລຍະ 30 ມື້. ສະຖານະການນີ້ຖືກກໍານົດໃຫ້ມີການປ່ຽນແປງດ້ວຍການເປີດຕົວຂອງດາວທຽມ Laser Communications Demonstration (LCRD), ກໍານົດສໍາລັບເດືອນມິຖຸນາ 2019. ພາລະກິດຂອງມັນແມ່ນເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າລະບົບການສື່ສານໃນອະນາຄົດໃນອາວະກາດຈະເຮັດວຽກແນວໃດ.

LCRD ກໍາລັງຖືກພັດທະນາຢູ່ທີ່ຫ້ອງທົດລອງ Jet Propulsion ຂອງອົງການ NASA ໂດຍສົມທົບກັບຫ້ອງທົດລອງ Lincoln ຂອງ MIT. ມັນ​ຈະ​ມີ​ສອງ​ປາຍ optical: ຫນຶ່ງ​ສໍາ​ລັບ​ການ​ສື່​ສານ​ໃນ​ວົງ​ໂຄ​ຈອນ​ຕ​່​ໍ​າ​ຂອງ​ໂລກ​, ອີກ​ຫນຶ່ງ​ສໍາ​ລັບ​ອະ​ວະ​ກາດ​ເລິກ​. ທໍາອິດຈະຕ້ອງໃຊ້ Differential Phase Shift Keying (DPSK). ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານຈະສົ່ງ laser pulses ຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ຂອງ 2,88 GHz. ການນໍາໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີນີ້, ແຕ່ລະບິດຈະຖືກເຂົ້າລະຫັດໂດຍຄວາມແຕກຕ່າງຂອງໄລຍະຂອງກໍາມະຈອນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ມັນຈະສາມາດດໍາເນີນການຢູ່ທີ່ຄວາມໄວ 2,88 Gbps, ແຕ່ນີ້ຈະຕ້ອງໃຊ້ພະລັງງານຫຼາຍ. ເຄື່ອງກວດຈັບພຽງແຕ່ສາມາດກວດພົບຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງກໍາມະຈອນເຕັ້ນຢູ່ໃນສັນຍານພະລັງງານສູງ, ດັ່ງນັ້ນ DPSK ເຮັດວຽກທີ່ດີສໍາລັບການສື່ສານໃກ້ກັບໂລກ, ແຕ່ມັນບໍ່ແມ່ນວິທີການທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບພື້ນທີ່ເລິກ, ບ່ອນທີ່ການເກັບຮັກສາພະລັງງານແມ່ນມີບັນຫາ. ສັນຍານທີ່ສົ່ງມາຈາກດາວອັງຄານຈະສູນເສຍພະລັງງານເມື່ອມັນມາຮອດໂລກ, ດັ່ງນັ້ນ LCRD ຈະໃຊ້ເທັກໂນໂລຍີທີ່ມີປະສິດທິພາບກວ່າທີ່ເອີ້ນວ່າ pulse phase modulation ເພື່ອສະແດງການສື່ສານທາງ optical ກັບຊ່ອງເລິກ.

ວິສະວະກອນ NASA ກະກຽມ LADEE ສໍາລັບການທົດສອບ

ໃນປີ 2017, ວິສະວະກອນໄດ້ທົດສອບໂມເດັມການບິນຢູ່ໃນຫ້ອງສູນຍາກາດຄວາມຮ້ອນ

Abraham ອະທິບາຍວ່າ "ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນທີ່ຈະນັບ photons," Abraham ອະທິບາຍ. – ໄລຍະເວລາສັ້ນໆທີ່ຈັດສັນສໍາລັບການສື່ສານແມ່ນແບ່ງອອກເປັນຫຼາຍໄລຍະເວລາ. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບຂໍ້ມູນ, ທ່ານພຽງແຕ່ຕ້ອງການກວດເບິ່ງວ່າ photons ໄດ້ collided ກັບເຄື່ອງກວດຈັບໃນແຕ່ລະໄລຍະ. ນີ້ແມ່ນວິທີທີ່ຂໍ້ມູນຖືກເຂົ້າລະຫັດຢູ່ໃນ FIM.” ມັນຄ້າຍຄືກັບລະຫັດ Morse, ແຕ່ດ້ວຍຄວາມໄວສູງສຸດ. ບໍ່ວ່າຈະມີກະພິບໃນຊ່ວງເວລາທີ່ແນ່ນອນຫຼືບໍ່ມີ, ແລະຂໍ້ຄວາມຖືກເຂົ້າລະຫັດໂດຍລໍາດັບຂອງ flashes. "ເຖິງແມ່ນວ່ານີ້ແມ່ນຊ້າກວ່າ DPSK ຫຼາຍ, ພວກເຮົາຍັງສາມາດສະຫນອງການສື່ສານ optical ຫຼາຍສິບຫຼືຫຼາຍຮ້ອຍ Mbps ຈາກໄກເຖິງ Mars," Abraham ກ່າວຕື່ມວ່າ.

ແນ່ນອນ, ໂຄງການ LCRD ບໍ່ພຽງແຕ່ສອງສະຖານີນີ້ເທົ່ານັ້ນ. ມັນຍັງຄວນຈະເຮັດວຽກເປັນສູນກາງອິນເຕີເນັດໃນອາວະກາດ. ຢູ່ເທິງພື້ນດິນ, ສະຖານີສາມແຫ່ງຈະດໍາເນີນການກັບ LCRD: ຫນຶ່ງຢູ່ທີ່ White Sands ໃນນິວເມັກຊິໂກ, ຫນຶ່ງຢູ່ທີ່ Table Mountain ໃນຄາລິຟໍເນຍ, ແລະຫນຶ່ງຢູ່ເກາະ Hawaii ຫຼື Maui. ແນວ​ຄວາມ​ຄິດ​ແມ່ນ​ການ​ທົດ​ສອບ​ການ​ປ່ຽນ​ຈາກ​ສະ​ຖາ​ນີ​ພື້ນ​ດິນ​ໄປ​ອີກ​ສະ​ຖາ​ນີ​ຖ້າ​ຫາກ​ວ່າ​ອາ​ກາດ​ບໍ່​ດີ​ເກີດ​ຂຶ້ນ​ຢູ່​ໃນ​ຫນຶ່ງ​ຂອງ​ສະ​ຖາ​ນີ​. ພາລະກິດຍັງຈະທົດສອບການປະຕິບັດຂອງ LCRD ເປັນຜູ້ສົ່ງຂໍ້ມູນ. ສັນຍານ optical ຈາກສະຖານີຫນຶ່ງຈະຖືກສົ່ງໄປຫາດາວທຽມແລະຫຼັງຈາກນັ້ນສົ່ງກັບສະຖານີອື່ນ - ທັງຫມົດໂດຍຜ່ານການເຊື່ອມຕໍ່ optical.

ຖ້າຂໍ້ມູນບໍ່ສາມາດໂອນໄດ້ທັນທີ, LCRD ຈະເກັບຮັກສາມັນແລະໂອນມັນເມື່ອໂອກາດເກີດຂື້ນ. ຖ້າຂໍ້ມູນຮີບດ່ວນ ຫຼືບໍ່ມີພື້ນທີ່ພຽງພໍໃນການເກັບຮັກສາເທິງເຮືອ, LCRD ຈະສົ່ງມັນທັນທີຜ່ານສາຍອາກາດ Ka-band ຂອງມັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ເປັນຄາຣະວາຂອງດາວທຽມສົ່ງສັນຍານໃນອະນາຄົດ, LCRD ຈະເປັນລະບົບວິທະຍຸ- optical ປະສົມ. ນີ້​ແມ່ນ​ໜ່ວຍ​ງານ​ທີ່ NASA ຕ້ອງການ​ໃນ​ວົງ​ໂຄຈອນ​ອ້ອມ​ດາວ​ອັງຄານ ​ເພື່ອ​ສ້າງ​ເຄືອ​ຂ່າຍ​ດາວ​ເຄາະ​ອິນ​ເຕີ​ແນັດ ​ເພື່ອ​ຊ່ວຍ​ໃຫ້ການ​ສຳ​ຫຼວດ​ອະວະກາດ​ເລິກ​ຂອງ​ມະນຸດ​ໃນ​ຊຸມ​ປີ 2030.

ເອົາດາວອັງຄານອອນໄລນ໌

ໃນປີທີ່ຜ່ານມາ, ທີມງານຂອງ Abraham ໄດ້ຂຽນເອກະສານສອງສະບັບທີ່ອະທິບາຍເຖິງອະນາຄົດຂອງການສື່ສານໃນອາວະກາດເລິກ, ເຊິ່ງຈະຖືກນໍາສະເຫນີໃນກອງປະຊຸມ SpaceOps ໃນປະເທດຝຣັ່ງໃນເດືອນພຶດສະພາ 2019. ສະບັບຫນຶ່ງອະທິບາຍການສື່ສານໃນອາວະກາດເລິກໂດຍທົ່ວໄປ, ອື່ນໆ ("Mars Interplanetary Network ສໍາລັບອາຍຸຂອງການຂຸດຄົ້ນຂອງມະນຸດ - ບັນຫາທີ່ເປັນໄປໄດ້ແລະວິທີແກ້ໄຂ") ສະເຫນີລາຍລະອຽດກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງພື້ນຖານທີ່ສາມາດສະຫນອງການບໍລິການຄ້າຍຄືອິນເຕີເນັດສໍາລັບນັກອາວະກາດເທິງດາວເຄາະສີແດງ.

ການ​ຄາດ​ຄະ​ເນ​ຂອງ​ຄວາມ​ໄວ​ການ​ໂອນ​ຂໍ້​ມູນ​ສະ​ເລ່ຍ​ສູງ​ສຸດ​ແມ່ນ​ປະ​ມານ 215 Mbit/s ສໍາ​ລັບ​ການ​ດາວ​ໂຫຼດ​ແລະ 28 Mbit/s ສໍາ​ລັບ​ການ​ອັບ​ໂຫຼດ​. ອິນເຕີເນັດດາວອັງຄານຈະປະກອບດ້ວຍ XNUMX ເຄືອຂ່າຍຄື: WiFi ກວມເອົາພື້ນທີ່ສຳຫຼວດພື້ນຜິວ, ເຄືອຂ່າຍດາວເຄາະສົ່ງຂໍ້ມູນຈາກພື້ນຜິວມາສູ່ໂລກ, ແລະ Earth Network, ເຄືອຂ່າຍການສື່ສານໃນອາວະກາດເລິກ ເຊິ່ງມີ XNUMX ສະຖານທີ່ຮັບຜິດຊອບຮັບຂໍ້ມູນນີ້ ແລະສົ່ງຄຳຕອບກັບຄືນສູ່. ດາວອັງຄານ.

“ເມື່ອ​ພັດ​ທະ​ນາ​ພື້ນ​ຖານ​ໂຄງ​ລ່າງ​ດັ່ງ​ກ່າວ, ມີ​ບັນ​ຫາ​ຫຼາຍ​ຢ່າງ. ມັນຕ້ອງມີຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືແລະຫມັ້ນຄົງ, ເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນໄລຍະສູງສຸດຂອງ Mars ຂອງ 2,67 AU. ໃນລະຫວ່າງໄລຍະທີ່ແສງຕາເວັນເຊື່ອມຕໍ່ກັນ, ເມື່ອດາວອັງຄານເຊື່ອງຢູ່ຫລັງດວງອາທິດ,” ອັບຣາຮາມເວົ້າ. ການສົມທົບດັ່ງກ່າວເກີດຂຶ້ນທຸກໆສອງປີແລະຂັດຂວາງການສື່ສານກັບດາວອັງຄານຢ່າງສົມບູນ. "ມື້ນີ້ພວກເຮົາບໍ່ສາມາດຮັບມືກັບສິ່ງນີ້ໄດ້. ສະຖານີລົງຈອດ ແລະວົງໂຄຈອນທັງໝົດທີ່ຢູ່ເທິງດາວອັງຄານພຽງແຕ່ສູນເສຍການຕິດຕໍ່ກັບໂລກເປັນເວລາປະມານສອງອາທິດ. ດ້ວຍການສື່ສານທາງ optical, ການສູນເສຍການສື່ສານເນື່ອງຈາກການເຊື່ອມຕໍ່ແສງຕາເວັນຈະຍາວກວ່າ, 10 ຫາ 15 ອາທິດ.” ສໍາລັບຫຸ່ນຍົນ, ຊ່ອງຫວ່າງດັ່ງກ່າວບໍ່ຫນ້າຢ້ານໂດຍສະເພາະ. ການໂດດດ່ຽວດັ່ງກ່າວບໍ່ໄດ້ເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາມີບັນຫາ, ເພາະວ່າພວກເຂົາບໍ່ເບື່ອຫນ່າຍ, ບໍ່ປະສົບກັບຄວາມໂດດດ່ຽວ, ແລະພວກເຂົາບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງເຫັນຄົນທີ່ຮັກຂອງພວກເຂົາ. ແຕ່​ສໍາ​ລັບ​ປະ​ຊາ​ຊົນ​ມັນ​ແຕກ​ຕ່າງ​ກັນ​ຫມົດ​.

ທ່ານ Abraham ກ່າວຕໍ່ໄປວ່າ "ດັ່ງນັ້ນພວກເຮົາທາງທິດສະດີຈຶ່ງອະນຸຍາດໃຫ້ປະຕິບັດການສົ່ງສັນຍານວົງໂຄຈອນສອງອັນທີ່ວາງໄວ້ໃນວົງໂຄຈອນເສັ້ນສູນສູດ 17300 ກິໂລແມັດຂ້າງເທິງຫນ້າດິນຂອງດາວອັງຄານ," Abraham ກ່າວຕໍ່ໄປ. ອີງ​ຕາມ​ການ​ສຶກ​ສາ, ພວກ​ເຂົາ​ເຈົ້າ​ຄວນ​ຈະ​ມີ​ນ​້​ໍາ​ຫນັກ 1500 ກິ​ໂລ​, ແລະ​ມີ​ກໍາ​ນົດ​ຂອງ​ການ​ປະ​ຕິ​ບັດ​ຢູ່​ໃນ X-band​, Ka-band ແລະ​ລະ​ດັບ optical​, ແລະ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ໂດຍ​ຫມູ່​ຄະ​ນະ​ແສງ​ຕາ​ເວັນ​ທີ່​ມີ​ພະ​ລັງ​ງານ 20-30 kW​. ເຂົາເຈົ້າຕ້ອງສະໜັບສະໜູນໂປຣໂຕຄອນເຄືອຂ່າຍຄວາມລ່າຊ້າ - ໂດຍຫຼັກແລ້ວ TCP/IP, ອອກແບບມາເພື່ອຮັບມືກັບຄວາມລ່າຊ້າອັນຍາວນານທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນໃນເຄືອຂ່າຍລະຫວ່າງດາວໄດ້ຢ່າງຫຼີກລ່ຽງບໍ່ໄດ້. ສະຖານີວົງໂຄຈອນທີ່ເຂົ້າຮ່ວມໃນເຄືອຂ່າຍຈະຕ້ອງສາມາດຕິດຕໍ່ສື່ສານກັບນັກອາວະກາດແລະຍານພາຫະນະຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຂອງດາວເຄາະ, ມີສະຖານີພື້ນດິນແລະກັນແລະກັນ.

Abraham ກ່າວວ່າ "ການເຊື່ອມຕໍ່ຂ້າມນີ້ມີຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍເພາະວ່າມັນຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຈໍານວນເສົາອາກາດທີ່ຕ້ອງການເພື່ອສົ່ງຂໍ້ມູນຢູ່ທີ່ 250 Mbps," Abraham ເວົ້າ. ທີມງານຂອງລາວຄາດຄະເນວ່າ array ຂອງຫົກເສົາອາກາດ 250 ແມັດຈະຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຮັບຂໍ້ມູນ 34 Mbps ຈາກຫນຶ່ງໃນຕົວສົ່ງສັນຍານວົງໂຄຈອນ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າ NASA ຈະຕ້ອງສ້າງເສົາອາກາດອີກ 125 ເສົາຢູ່ສະຖານທີ່ສື່ສານໃນອາວະກາດເລິກ, ແຕ່ພວກມັນໃຊ້ເວລາຫຼາຍປີໃນການກໍ່ສ້າງແລະມີລາຄາແພງທີ່ສຸດ. "ແຕ່ພວກເຮົາຄິດວ່າສອງສະຖານີວົງໂຄຈອນສາມາດແບ່ງປັນຂໍ້ມູນແລະສົ່ງມັນພ້ອມໆກັນຢູ່ທີ່ 34 Mbps, ໂດຍເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານຫນຶ່ງຈະສົ່ງເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງຊຸດຂໍ້ມູນແລະອີກອັນຫນຶ່ງສົ່ງຂໍ້ມູນອື່ນໆ," Abraham ເວົ້າ. ເຖິງແມ່ນວ່າໃນມື້ນີ້, ເສົາອາກາດການສື່ສານໃນອາວະກາດເລິກ 125 ແມັດສາມາດຮັບຂໍ້ມູນຈາກຍານອະວະກາດ XNUMX ລໍາໃນເວລາດຽວກັນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ຄວາມຕ້ອງການສາມເສົາອາກາດເພື່ອສໍາເລັດວຽກງານ. "ການໄດ້ຮັບສອງສາຍສົ່ງ XNUMX Mbps ຈາກພື້ນທີ່ດຽວກັນຂອງທ້ອງຟ້າຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຈໍານວນເສົາອາກາດດຽວກັນກັບການໄດ້ຮັບຫນຶ່ງສາຍສົ່ງ," Abraham ອະທິບາຍ. "ເສົາອາກາດເພີ່ມເຕີມແມ່ນຕ້ອງການພຽງແຕ່ຖ້າທ່ານຕ້ອງການສື່ສານດ້ວຍຄວາມໄວສູງ."

​ເພື່ອ​ແກ້​ໄຂ​ບັນຫາ​ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່​ຂອງ​ແສງ​ຕາ​ເວັນ, ທິມງານ​ຂອງ​ອັບຣາຮາມ​ໄດ້​ສະ​ເໜີ​ການ​ຍິງ​ສົ່ງ​ດາວ​ທຽມ​ຂຶ້ນ​ສູ່​ຈຸດ L4/L5 ຂອງ​ວົງ​ໂຄຈອນ Sun-Mars/Sun-Earth. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ໃນໄລຍະການສົມທົບ, ມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສົ່ງຂໍ້ມູນຮອບດວງອາທິດ, ແທນທີ່ຈະສົ່ງສັນຍານຜ່ານມັນ. ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ໃນລະຫວ່າງໄລຍະເວລານີ້ຄວາມໄວຈະຫຼຸດລົງເຖິງ 100 Kbps. ເວົ້າງ່າຍໆ, ມັນຈະເຮັດວຽກ, ແຕ່ມັນດູດ.

ໃນເວລານີ້, ນັກອາວະກາດໃນອານາຄົດເທິງດາວອັງຄານຈະຕ້ອງລໍຖ້າພຽງແຕ່ສາມນາທີເພື່ອໄດ້ຮັບຮູບຂອງລູກແມວ, ບໍ່ນັບຄວາມລ່າຊ້າທີ່ອາດຈະໃຊ້ເວລາເຖິງ 40 ນາທີ. ໂຊກດີ, ກ່ອນທີ່ຄວາມທະເຍີທະຍານຂອງມະນຸດຈະນໍາພວກເຮົາໄປໄກກວ່າດາວແດງ, ອິນເຕີເນັດລະຫວ່າງດາວເຄາະຈະເຮັດວຽກໄດ້ດີຕະຫຼອດເວລາ.

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: www.habr.com