“റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി ടെക്‌നോളജിയിൽ മെച്ചപ്പെടാൻ പ്രായോഗികമായി ഇടമില്ല. ലളിതമായ പരിഹാരങ്ങൾ അവസാനിക്കുന്നു"
26 നവംബർ 2018 ന് മോസ്കോ സമയം 22:53 ന്, നാസ അത് വീണ്ടും ചെയ്തു - അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് പ്രവേശിച്ചതിന് ശേഷം ഇൻസൈറ്റ് അന്വേഷണം ചൊവ്വയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ വിജയകരമായി ഇറങ്ങി, ഇറക്കം, ലാൻഡിംഗ് തന്ത്രങ്ങൾ, പിന്നീട് സ്നാനമേറ്റത് “ആറര മിനിറ്റ് ഭയാനകമാണ്. .” ഭൂമിയും ചൊവ്വയും തമ്മിലുള്ള ആശയവിനിമയം ഏകദേശം 8,1 മിനിറ്റ് വൈകിയതിനാൽ ബഹിരാകാശ പേടകം ഗ്രഹത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ വിജയകരമായി ഇറങ്ങിയോ എന്ന് നാസ എഞ്ചിനീയർമാർക്ക് പെട്ടെന്ന് അറിയാൻ കഴിയാത്തതിനാൽ ഉചിതമായ വിവരണം. ഈ വിൻഡോയിൽ, InSight-ന് അതിന്റെ കൂടുതൽ ആധുനികവും ശക്തവുമായ ആന്റിനകളെ ആശ്രയിക്കാനായില്ല - എല്ലാം പഴയ രീതിയിലുള്ള UHF ആശയവിനിമയങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു (സംപ്രേക്ഷണം ചെയ്യുന്ന ടെലിവിഷൻ, വാക്കി-ടോക്കികൾ മുതൽ ബ്ലൂടൂഹ് ഉപകരണങ്ങൾ വരെയുള്ള എല്ലാത്തിലും വളരെക്കാലമായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്ന ഒരു രീതി).
തൽഫലമായി, 401,586 മെഗാഹെർട്‌സ് ആവൃത്തിയിലുള്ള റേഡിയോ തരംഗങ്ങളിലൂടെ ഇൻസൈറ്റിന്റെ നിലയെക്കുറിച്ചുള്ള നിർണായക വിവരങ്ങൾ രണ്ട് ഉപഗ്രഹങ്ങളിലേക്ക് കൈമാറി., WALL-E, EVE എന്നിവ ഭൂമിയിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന 8 മീറ്റർ ആന്റിനകളിലേക്ക് 70 Kbps വേഗതയിൽ ഡാറ്റ കൈമാറി. ഇൻസൈറ്റിന്റെ അതേ റോക്കറ്റിലാണ് ക്യൂബ്സാറ്റുകൾ വിക്ഷേപിച്ചത്, ലാൻഡിംഗ് നിരീക്ഷിക്കാനും ഉടൻ തന്നെ വിവരങ്ങൾ വീട്ടിലേക്ക് കൈമാറാനും ചൊവ്വയിലേക്കുള്ള യാത്രയിൽ അവർ അതിനെ അനുഗമിച്ചു. മറ്റ് ചൊവ്വ ഭ്രമണപഥങ്ങൾ, ഉദാ. (MRS), ഒരു മോശം അവസ്ഥയിലായിരുന്നതിനാൽ തത്സമയം ലാൻഡറുമായി ആദ്യം സന്ദേശങ്ങൾ കൈമാറാൻ കഴിഞ്ഞില്ല. മുഴുവൻ ലാൻഡിംഗും ഒരു സ്യൂട്ട്‌കേസിന്റെ വലുപ്പമുള്ള രണ്ട് പരീക്ഷണാത്മക ക്യൂബ്സാറ്റുകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു എന്ന് പറയേണ്ടതില്ല, എന്നാൽ കൂടുതൽ കാത്തിരിപ്പിന് ശേഷം മാത്രമേ MRS-ന് InSight-ൽ നിന്ന് ഡാറ്റ കൈമാറാൻ കഴിയൂ.
ഇൻസൈറ്റ് ലാൻഡിംഗ് യഥാർത്ഥത്തിൽ നാസയുടെ മുഴുവൻ ആശയവിനിമയ ആർക്കിടെക്ചറായ മാർസ് നെറ്റ്‌വർക്കിനെയും പരീക്ഷിച്ചു. ഇൻസൈറ്റ് ലാൻഡറിന്റെ സിഗ്നൽ ഭ്രമണപഥത്തിലെ ഉപഗ്രഹങ്ങളിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുമായിരുന്നു, ഉപഗ്രഹങ്ങൾ പരാജയപ്പെട്ടാൽ പോലും. WALL-E, EVE എന്നിവ തൽക്ഷണം വിവരങ്ങൾ കൈമാറേണ്ടതുണ്ട്, അവർ അത് ചെയ്തു. ചില കാരണങ്ങളാൽ ഈ ക്യൂബ്സാറ്റുകൾ പ്രവർത്തിച്ചില്ലെങ്കിൽ, MRS അവരുടെ പങ്ക് വഹിക്കാൻ തയ്യാറായിരുന്നു. ഓരോന്നും ഇന്റർനെറ്റ് പോലുള്ള നെറ്റ്‌വർക്കിൽ ഒരു നോഡായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, വ്യത്യസ്ത ഉപകരണങ്ങൾ അടങ്ങുന്ന വ്യത്യസ്ത ടെർമിനലുകളിലൂടെ ഡാറ്റ പാക്കറ്റുകൾ റൂട്ട് ചെയ്യുന്നു. ഇന്ന്, അവയിൽ ഏറ്റവും ഫലപ്രദമായത് MRS ആണ്, 6 Mbit/s വരെ വേഗതയിൽ ഡാറ്റ കൈമാറാൻ കഴിവുള്ളതാണ് (ഇത് ഗ്രഹാന്തര ദൗത്യങ്ങളുടെ നിലവിലെ റെക്കോർഡാണ്). എന്നാൽ നാസയ്ക്ക് മുമ്പ് വളരെ കുറഞ്ഞ വേഗതയിൽ പ്രവർത്തിക്കേണ്ടി വന്നിട്ടുണ്ട് - ഭാവിയിൽ വളരെ വേഗത്തിലുള്ള ഡാറ്റ കൈമാറ്റം ആവശ്യമായി വരും.
നിങ്ങളുടെ ഇന്റർനെറ്റ് സേവന ദാതാവിനെ പോലെ, നാസ ഇന്റർനെറ്റ് ഉപയോക്താക്കളെ അനുവദിക്കുന്നു ബഹിരാകാശ കപ്പലുകളുമായുള്ള ആശയവിനിമയം തത്സമയം.
ആഴത്തിലുള്ള ബഹിരാകാശ ആശയവിനിമയ ശൃംഖല
ബഹിരാകാശത്ത് നാസയുടെ സാന്നിധ്യം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, കൂടുതൽ കൂടുതൽ സ്ഥലങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നതിനായി മെച്ചപ്പെട്ട ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങൾ തുടർച്ചയായി ഉയർന്നുവന്നു: ആദ്യം താഴ്ന്ന ഭൗമ ഭ്രമണപഥത്തിലും, പിന്നീട് ജിയോസിൻക്രണസ് ഭ്രമണപഥത്തിലും ചന്ദ്രനിലും, താമസിയാതെ ആശയവിനിമയങ്ങൾ ബഹിരാകാശത്തേക്ക് കൂടുതൽ ആഴത്തിൽ പോയി. നൈജീരിയ, സിംഗപ്പൂർ, കാലിഫോർണിയ എന്നിവിടങ്ങളിലെ യുഎസ് സൈനിക താവളങ്ങളിൽ 1-ൽ അമേരിക്കക്കാർ വിജയകരമായി വിക്ഷേപിച്ച ആദ്യത്തെ ഉപഗ്രഹമായ എക്സ്പ്ലോറർ 1958-ൽ നിന്ന് ടെലിമെട്രി സ്വീകരിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ച ക്രൂഡ് പോർട്ടബിൾ റേഡിയോ റിസീവറിൽ നിന്നാണ് ഇതെല്ലാം ആരംഭിച്ചത്. സാവധാനം എന്നാൽ തീർച്ചയായും, ഈ അടിസ്ഥാനം ഇന്നത്തെ നൂതന സന്ദേശമയയ്‌ക്കൽ സംവിധാനങ്ങളായി പരിണമിച്ചു.
നാസയുടെ ഇന്റർപ്ലാനറ്ററി നെറ്റ്‌വർക്ക് ഡയറക്ടറേറ്റിലെ സ്ട്രാറ്റജിക് ആൻഡ് സിസ്റ്റംസ് ഫോർസൈറ്റ് ഡിവിഷൻ മേധാവി ഡഗ്ലസ് എബ്രഹാം, ബഹിരാകാശത്ത് സന്ദേശങ്ങൾ കൈമാറുന്നതിനായി സ്വതന്ത്രമായി വികസിപ്പിച്ച മൂന്ന് നെറ്റ്‌വർക്കുകളെ എടുത്തുകാണിക്കുന്നു. ഭൂമിയുടെ താഴ്ന്ന ഭ്രമണപഥത്തിൽ ബഹിരാകാശ വാഹനങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് നിയർ എർത്ത് നെറ്റ്‌വർക്ക് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. "ഇത് ആന്റിനകളുടെ ഒരു ശേഖരമാണ്, കൂടുതലും 9 മുതൽ 12 മീറ്റർ വരെ. കുറച്ച് വലിയവയുണ്ട്, 15 മുതൽ 18 മീറ്റർ വരെ," എബ്രഹാം പറയുന്നു. തുടർന്ന്, ഭൂമിയുടെ ജിയോസിൻക്രണസ് ഭ്രമണപഥത്തിന് മുകളിൽ, നിരവധി ട്രാക്കിംഗ്, ഡാറ്റ റിലേ ഉപഗ്രഹങ്ങൾ (TDRS) ഉണ്ട്. "താഴ്ന്ന ഭൗമ ഭ്രമണപഥത്തിലെ ഉപഗ്രഹങ്ങളെ നോക്കി അവയുമായി ആശയവിനിമയം നടത്താനും തുടർന്ന് ഈ വിവരങ്ങൾ TDRS വഴി ഭൂമിയിലേക്ക് കൈമാറാനും അവർക്ക് കഴിയും," എബ്രഹാം വിശദീകരിക്കുന്നു. "ഈ സാറ്റലൈറ്റ് ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്മിഷൻ സിസ്റ്റത്തെ നാസ സ്പേസ് നെറ്റ്‌വർക്ക് എന്ന് വിളിക്കുന്നു."
എന്നാൽ ചന്ദ്രന്റെ ഭ്രമണപഥത്തിന് അപ്പുറത്തേക്ക് പോയ പേടകവുമായി മറ്റ് ഗ്രഹങ്ങളിലേക്ക് ആശയവിനിമയം നടത്താൻ ടിഡിആർഎസ് പോലും പര്യാപ്തമായിരുന്നില്ല. “അതിനാൽ ഞങ്ങൾ സൗരയൂഥത്തെ മുഴുവൻ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു ശൃംഖല സൃഷ്ടിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഇതാണ് ഡീപ് സ്പേസ് നെറ്റ്‌വർക്ക് [DSN], എബ്രഹാം പറയുന്നു. ചൊവ്വ ശൃംഖല ഒരു വിപുലീകരണമാണ് .
അതിന്റെ നീളവും ലേഔട്ടും കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, ലിസ്റ്റുചെയ്തിരിക്കുന്ന സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഏറ്റവും സങ്കീർണ്ണമായത് DSN ആണ്. അടിസ്ഥാനപരമായി, ഇത് 34 മുതൽ 70 മീറ്റർ വരെ വ്യാസമുള്ള വലിയ ആന്റിനകളുടെ ഒരു കൂട്ടമാണ്. മൂന്ന് DSN സൈറ്റുകളിൽ ഓരോന്നും 34 മീറ്റർ ആന്റിനകളും ഒരു 70 മീറ്റർ ആന്റിനയും പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഒരു സൈറ്റ് ഗോൾഡ്‌സ്റ്റോണിലും (കാലിഫോർണിയയിലും), മറ്റൊന്ന് മാഡ്രിഡിലും (സ്പെയിൻ), മൂന്നാമത്തേത് കാൻബെറയിലും (ഓസ്‌ട്രേലിയ) സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു. ഈ സൈറ്റുകൾ ലോകമെമ്പാടും ഏകദേശം 120 ഡിഗ്രി അകലത്തിലാണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്, കൂടാതെ ജിയോസിൻക്രണസ് ഭ്രമണപഥത്തിന് പുറത്തുള്ള എല്ലാ ബഹിരാകാശ വാഹനങ്ങൾക്കും XNUMX മണിക്കൂർ കവറേജ് നൽകുന്നു.
34 മീറ്റർ ആന്റിനകൾ DSN-ന്റെ പ്രധാന ഉപകരണങ്ങളാണ്, രണ്ട് തരങ്ങളുണ്ട്: പഴയ ഉയർന്ന ദക്ഷതയുള്ള ആന്റിനകളും താരതമ്യേന പുതിയ വേവ്ഗൈഡ് ആന്റിനകളും. വ്യത്യാസം എന്തെന്നാൽ, ഒരു ഗൈഡ് വേവ് ആന്റിനയിൽ അഞ്ച് കൃത്യതയുള്ള RF മിററുകൾ ഉണ്ട്, അത് ഒരു പൈപ്പിലൂടെ ഒരു ഭൂഗർഭ കൺട്രോൾ റൂമിലേക്ക് സിഗ്നലുകൾ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു, അവിടെ ആ സിഗ്നലുകൾ വിശകലനം ചെയ്യുന്ന ഇലക്ട്രോണിക്സ് എല്ലാ ഇടപെടലുകളിൽ നിന്നും നന്നായി സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. വ്യക്തിഗതമായോ 34-2 വിഭവങ്ങളുടെ ഗ്രൂപ്പുകളിലോ പ്രവർത്തിക്കുന്ന 3 മീറ്റർ ആന്റിനകൾക്ക് നാസയ്ക്ക് ആവശ്യമായ മിക്ക ആശയവിനിമയങ്ങളും നൽകാൻ കഴിയും. എന്നാൽ ഒന്നിലധികം 34 മീറ്റർ ആന്റിനകൾക്ക് പോലും ദൂരങ്ങൾ ദൈർഘ്യമേറിയതാകുന്ന പ്രത്യേക സന്ദർഭങ്ങളിൽ, DSN നിയന്ത്രണം 70 മീറ്റർ രാക്ഷസന്മാരെ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
"നിരവധി ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ അവ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു," വലിയ ആന്റിനകളെക്കുറിച്ച് അബ്രഹാം പറയുന്നു. ആദ്യത്തേത്, ബഹിരാകാശ പേടകം ഭൂമിയിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയായിരിക്കുമ്പോൾ, ഒരു ചെറിയ വിഭവം ഉപയോഗിച്ച് ആശയവിനിമയം സ്ഥാപിക്കുന്നത് അസാധ്യമാണ്. “ന്യൂ ഹൊറൈസൺസ് ദൗത്യം, പ്ലൂട്ടോയേക്കാൾ ഏറെ ദൂരം പറന്നതാണ്, അല്ലെങ്കിൽ സൗരയൂഥത്തിന് പുറത്ത് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന വോയേജർ ബഹിരാകാശ പേടകം എന്നിവയാണ് നല്ല ഉദാഹരണങ്ങൾ. 70 മീറ്റർ ആന്റിനകൾക്ക് മാത്രമേ അവയെ തുളച്ചുകയറാനും അവയുടെ ഡാറ്റ ഭൂമിയിലേക്ക് എത്തിക്കാനും കഴിയൂ, ”എബ്രഹാം വിശദീകരിക്കുന്നു.
ഭ്രമണപഥ പ്രവേശനം പോലെയുള്ള ആസൂത്രിത നിർണായക സാഹചര്യം മൂലമോ അല്ലെങ്കിൽ എന്തെങ്കിലും ഗുരുതരമായ തെറ്റ് സംഭവിക്കുന്നതിനാലോ ബഹിരാകാശ പേടകത്തിന് ബൂസ്റ്റിംഗ് ആന്റിന പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ കഴിയാത്തപ്പോൾ 70-മീറ്റർ വിഭവങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, 70 മീറ്റർ ആന്റിന അപ്പോളോ 13 സുരക്ഷിതമായി ഭൂമിയിലേക്ക് തിരികെ കൊണ്ടുവരാൻ ഉപയോഗിച്ചു. നീൽ ആംസ്‌ട്രോങ്ങിന്റെ പ്രസിദ്ധമായ "ഒരു മനുഷ്യന് ഒരു ചെറിയ ചുവട്, മനുഷ്യരാശിക്ക് ഒരു ഭീമൻ ചുവട്" എന്ന വരികളും അവർ സ്വീകരിച്ചു. ഇന്നും, ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വികസിതവും സെൻസിറ്റീവുമായ ആശയവിനിമയ സംവിധാനമായി DSN തുടരുന്നു. “എന്നാൽ പല കാരണങ്ങളാൽ അത് ഇതിനകം അതിന്റെ പരിധിയിൽ എത്തിയിരിക്കുന്നു,” അബ്രഹാം മുന്നറിയിപ്പ് നൽകുന്നു. - റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസികളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യ മെച്ചപ്പെടുത്താൻ പ്രായോഗികമായി ഒരിടത്തും ഇല്ല. ലളിതമായ പരിഹാരങ്ങൾ തീർന്നു."
120 ഡിഗ്രി അകലത്തിൽ മൂന്ന് ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേഷനുകൾ
കാൻബറയിലെ DSN പ്ലേറ്റുകൾ
മാഡ്രിഡിലെ DSN സമുച്ചയം
ഗോൾഡ്‌സ്റ്റോണിലെ ഡി.എസ്.എൻ
ജെറ്റ് പ്രൊപ്പൽഷൻ ലബോറട്ടറിയിലെ കൺട്രോൾ റൂം
റേഡിയോയും അതിന് ശേഷം എന്ത് സംഭവിക്കും
ഈ കഥ പുതിയതല്ല. ആഴത്തിലുള്ള ബഹിരാകാശ ആശയവിനിമയത്തിന്റെ ചരിത്രം ആവൃത്തികൾ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും തരംഗദൈർഘ്യം കുറയ്ക്കുന്നതിനുമുള്ള നിരന്തരമായ പോരാട്ടം ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. എക്സ്പ്ലോറർ 1 108 MHz ആവൃത്തികൾ ഉപയോഗിച്ചു. 1 മുതൽ 2 GHz വരെയുള്ള L-ബാൻഡിലെ ആവൃത്തികളെ പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വലിയതും മികച്ചതുമായ ആന്റിനകൾ നാസ പിന്നീട് അവതരിപ്പിച്ചു. പിന്നീട് 2 മുതൽ 4 ജിഗാഹെർട്സ് വരെയുള്ള ആവൃത്തികളുള്ള എസ്-ബാൻഡിന്റെ ഊഴമായിരുന്നു, തുടർന്ന് ഏജൻസി എക്സ്-ബാൻഡിലേക്ക് മാറി, 7-11,2 ജിഗാഹെർട്സ് ആവൃത്തികൾ.
ഇന്ന്, ബഹിരാകാശ ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങൾ വീണ്ടും മാറ്റങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകുന്നു - അവ ഇപ്പോൾ 26-40 GHz ശ്രേണിയായ Ka-band-ലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. "ഈ പ്രവണതയുടെ കാരണം, തരംഗദൈർഘ്യം കുറയുകയും ഉയർന്ന ആവൃത്തികൾ കൂടുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്ഫർ നിരക്കുകൾ വേഗത്തിൽ കൈവരിക്കാൻ കഴിയും," എബ്രഹാം പറയുന്നു.
ശുഭാപ്തിവിശ്വാസത്തിന് കാരണങ്ങളുണ്ട്, ചരിത്രപരമായി നാസയിലെ ആശയവിനിമയത്തിന്റെ വേഗത വളരെ വേഗത്തിലായിരുന്നു. ജെറ്റ് പ്രൊപ്പൽഷൻ ലബോറട്ടറിയിൽ നിന്നുള്ള ഒരു 2014 ലെ ഗവേഷണ പ്രബന്ധം താരതമ്യത്തിനായി ഇനിപ്പറയുന്ന ത്രൂപുട്ട് ഡാറ്റ നൽകുന്നു: വ്യാഴത്തിൽ നിന്ന് ഭൂമിയിലേക്ക് ഒരു സാധാരണ ഐഫോൺ ഫോട്ടോ കൈമാറാൻ ഞങ്ങൾ എക്സ്പ്ലോറർ 1 ന്റെ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ചാൽ, അത് നിലവിലുള്ള പ്രപഞ്ചത്തേക്കാൾ 460 മടങ്ങ് കൂടുതൽ സമയമെടുക്കും. 2-കളിൽ നിന്നുള്ള പയനിയേഴ്‌സ് 4, 1960 എന്നിവയ്ക്ക് 633 വർഷമെടുക്കും. 000-ൽ നിന്നുള്ള മാരിനർ 9 1971 മണിക്കൂറിനുള്ളിൽ അത് പൂർത്തിയാക്കുമായിരുന്നു. ഇന്ന് MRS മൂന്ന് മിനിറ്റ് എടുക്കും.
ഒരേയൊരു പ്രശ്നം, തീർച്ചയായും, ബഹിരാകാശ പേടകത്തിന് ലഭിക്കുന്ന ഡാറ്റയുടെ അളവ് അതിന്റെ പ്രക്ഷേപണ ശേഷിയുടെ വളർച്ചയേക്കാൾ വേഗത്തിൽ വളരുന്നു എന്നതാണ്. 40 വർഷത്തെ പ്രവർത്തനത്തിൽ, വോയേജേഴ്സ് 1 ഉം 2 ഉം 5 TB വിവരങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കി. 2020ൽ വിക്ഷേപിക്കാനൊരുങ്ങുന്ന നിസാർ എർത്ത് സയൻസ് ഉപഗ്രഹം പ്രതിമാസം 85 ടിബി ഡാറ്റ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കും. ഭൂമിയുടെ ഉപഗ്രഹങ്ങൾക്ക് ഇതിന് കഴിവുണ്ടെങ്കിൽ, ഗ്രഹങ്ങൾക്കിടയിൽ ഇത്രയും ഡാറ്റ കൈമാറുന്നത് തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ കഥയാണ്. താരതമ്യേന വേഗതയേറിയ MRS പോലും 85 വർഷത്തേക്ക് 20 TB ഡാറ്റ ഭൂമിയിലേക്ക് കൈമാറും.
"2020-കളുടെ അവസാനത്തിലും 2030-കളുടെ തുടക്കത്തിലും ചൊവ്വ പര്യവേക്ഷണത്തിന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന ഡാറ്റാ നിരക്ക് 150 Mbps അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കൂടുതലായിരിക്കും, അതിനാൽ നമുക്ക് കണക്ക് നോക്കാം," എബ്രഹാം പറയുന്നു. - നമ്മിൽ നിന്ന് ചൊവ്വയിലേക്ക് പരമാവധി അകലത്തിലുള്ള ഒരു MRS-ക്ലാസ് ബഹിരാകാശ പേടകത്തിന് ഭൂമിയിലെ 1 മീറ്റർ ആന്റിനയിലേക്ക് ഏകദേശം 70 Mbit/s അയയ്ക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിൽ, 150 Mbit/s വേഗതയിൽ 150 70 മീറ്റർ ശ്രേണിയിൽ ആശയവിനിമയം സംഘടിപ്പിക്കുക. ആന്റിനകൾ ആവശ്യമായി വരും. അതെ, തീർച്ചയായും, ഈ അസംബന്ധ തുക അൽപ്പം കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള സമർത്ഥമായ വഴികൾ നമുക്ക് കണ്ടെത്താനാകും, പക്ഷേ പ്രശ്നം വ്യക്തമാണ്: 150 Mbps വേഗതയിൽ ഗ്രഹാന്തര ആശയവിനിമയങ്ങൾ സംഘടിപ്പിക്കുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. കൂടാതെ, ഞങ്ങൾക്ക് അനുവദനീയമായ ആവൃത്തികൾ തീർന്നിരിക്കുന്നു.
എബ്രഹാം കാണിക്കുന്നതുപോലെ, എസ്-ബാൻഡിലോ എക്സ്-ബാൻഡിലോ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഒരൊറ്റ 25 Mbps ദൗത്യം ലഭ്യമായ മുഴുവൻ സ്പെക്ട്രവും ഉൾക്കൊള്ളും. Ka-band-ൽ കൂടുതൽ സ്ഥലമുണ്ട്, എന്നാൽ 150 Mbit/s ത്രോപുട്ടുള്ള രണ്ട് ചൊവ്വ ഉപഗ്രഹങ്ങൾ മുഴുവൻ സ്പെക്ട്രവും ഉൾക്കൊള്ളും. ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, ഇന്റർപ്ലാനറ്ററി ഇൻറർനെറ്റിന് പ്രവർത്തിക്കാൻ റേഡിയോകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ആവശ്യമാണ് - അത് ലേസറുകളെ ആശ്രയിക്കും.
ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയങ്ങളുടെ ആവിർഭാവം
ലേസറുകൾ ഫ്യൂച്ചറിസ്റ്റിക് ആയി തോന്നുന്നു, എന്നാൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് എന്ന ആശയം 1880 കളിൽ അലക്സാണ്ടർ ഗ്രഹാം ബെൽ ഫയൽ ചെയ്ത പേറ്റന്റിലേക്ക് തിരികെയെത്താൻ കഴിയും. ബെൽ ഒരു സംവിധാനം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, അതിൽ സൂര്യപ്രകാശം വളരെ ഇടുങ്ങിയ ബീമിലേക്ക് കേന്ദ്രീകരിച്ച് ശബ്ദങ്ങളാൽ വൈബ്രേറ്റുചെയ്യുന്ന ഒരു പ്രതിഫലന ഡയഫ്രത്തിലേക്ക് നയിക്കപ്പെടുന്നു. വൈബ്രേഷനുകൾ ലെൻസിലൂടെ ക്രൂഡ് ഫോട്ടോഡെറ്റക്ടറിലേക്ക് കടന്നുപോകുന്ന പ്രകാശത്തിൽ വ്യതിയാനങ്ങൾക്ക് കാരണമായി. ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ പ്രതിരോധത്തിലെ മാറ്റങ്ങൾ ഫോണിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന കറന്റ് മാറ്റി.
സിസ്റ്റം അസ്ഥിരമായിരുന്നു, വോളിയം വളരെ കുറവായിരുന്നു, ഒടുവിൽ ബെൽ ഈ ആശയം ഉപേക്ഷിച്ചു. എന്നാൽ ഏകദേശം 100 വർഷങ്ങൾക്ക് ശേഷം, ലേസറുകളും ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക്സും ഉപയോഗിച്ച്, നാസ എഞ്ചിനീയർമാർ ഈ പഴയ ആശയത്തിലേക്ക് മടങ്ങി.
"റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി സിസ്റ്റങ്ങളുടെ പരിമിതികളെക്കുറിച്ച് ഞങ്ങൾക്ക് അറിയാമായിരുന്നു, അതിനാൽ 1970-കളുടെ അവസാനത്തിൽ, 1980-കളുടെ തുടക്കത്തിൽ, സ്പേസ് ലേസർ ഉപയോഗിച്ച് ആഴത്തിലുള്ള ബഹിരാകാശത്ത് നിന്ന് സന്ദേശങ്ങൾ കൈമാറുന്നതിനുള്ള സാധ്യതയെക്കുറിച്ച് ഞങ്ങൾ ചർച്ച ചെയ്യാൻ തുടങ്ങി," എബ്രഹാം പറഞ്ഞു. ഡീപ് സ്പേസ് ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷനിൽ എന്താണ് സാധ്യമാകാത്തതും സാധ്യമല്ലാത്തതും എന്ന് നന്നായി മനസ്സിലാക്കാൻ, 1980-കളുടെ അവസാനത്തിൽ ലബോറട്ടറി നാല് വർഷത്തെ ഡീപ് സ്പേസ് റിലേ സാറ്റലൈറ്റ് സിസ്റ്റം (ഡിഎസ്ആർഎസ്എസ്) പഠനം ആരംഭിച്ചു. പഠനത്തിന് നിർണായക ചോദ്യങ്ങൾക്ക് ഉത്തരം നൽകേണ്ടതുണ്ട്: കാലാവസ്ഥ, ദൃശ്യപരത പ്രശ്നങ്ങൾ (എല്ലാത്തിനുമുപരി, റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾക്ക് എളുപ്പത്തിൽ മേഘങ്ങളിലൂടെ കടന്നുപോകാൻ കഴിയും, അതേസമയം ലേസറുകൾക്ക് കഴിയില്ല)? സൂര്യൻ-ഭൂമി-പ്രോബ് ആംഗിൾ വളരെ മൂർച്ചയേറിയതാണെങ്കിൽ? ഭൂമിയിലെ ഒരു ഡിറ്റക്ടറിന് സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ നിന്ന് ദുർബലമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലിനെ വേർതിരിച്ചറിയാൻ കഴിയുമോ? ഒടുവിൽ, ഇതിനെല്ലാം എത്രമാത്രം വിലവരും, അത് വിലമതിക്കുമോ? “ഞങ്ങൾ ഇപ്പോഴും ഈ ചോദ്യങ്ങൾക്ക് ഉത്തരം തേടുകയാണ്,” എബ്രഹാം സമ്മതിക്കുന്നു. "എന്നിരുന്നാലും, ഉത്തരങ്ങൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡാറ്റ ട്രാൻസ്മിഷന്റെ സാധ്യതയെ കൂടുതലായി പിന്തുണയ്ക്കുന്നു."
ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിന് മുകളിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഒരു ബിന്ദുവാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ, റേഡിയോ ആശയവിനിമയങ്ങൾക്ക് ഏറ്റവും അനുയോജ്യമെന്ന് DSRSS നിർദ്ദേശിച്ചു. ഓർബിറ്റൽ സ്റ്റേഷനിൽ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റം ഐക്കണിക് 70 മീറ്റർ ആന്റിനകൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഏതൊരു ഭൂഗർഭ വാസ്തുവിദ്യയേക്കാളും മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്ചവയ്ക്കുമെന്ന് പ്രസ്താവിച്ചു. ലോ-എർത്ത് ഭ്രമണപഥത്തിൽ, 10 മീറ്റർ വിഭവം വിന്യസിക്കാനും പിന്നീട് അത് ജിയോസിൻക്രണസിലേക്ക് ഉയർത്താനും പദ്ധതിയിട്ടിരുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഒരു വിഭവം, ഒരു വിക്ഷേപണ വാഹനം, അഞ്ച് ഉപയോക്തൃ ടെർമിനലുകൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു ഉപഗ്രഹം അടങ്ങുന്ന അത്തരമൊരു സംവിധാനത്തിന്റെ വില വളരെ വലുതാണ്. മാത്രമല്ല, ഉപഗ്രഹം തകരാറിലായാൽ പ്രവർത്തനക്ഷമമാകുന്ന ആവശ്യമായ സഹായ സംവിധാനത്തിന്റെ ചെലവ് പോലും പഠനത്തിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടില്ല.
ഈ സംവിധാനത്തിനായി, ലബോറട്ടറിയുടെ ഗ്രൗണ്ട് ബേസ്ഡ് അഡ്വാൻസ്ഡ് ടെക്നോളജി സ്റ്റഡി (GBATS) റിപ്പോർട്ടിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന ഗ്രൗണ്ട് ആർക്കിടെക്ചർ പരിശോധിക്കാൻ തുടങ്ങിയത്, DRSS-ന്റെ അതേ സമയത്താണ്. GBATS-ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ആളുകൾ രണ്ട് ബദൽ നിർദ്ദേശങ്ങൾ കൊണ്ടുവന്നു. ആദ്യത്തേത് 10 മീറ്റർ ആന്റിനകളുള്ള ആറ് സ്റ്റേഷനുകളും മുഴുവൻ ഭൂമധ്യരേഖയ്‌ക്കൊപ്പം 60 ഡിഗ്രി അകലത്തിൽ മീറ്റർ നീളമുള്ള സ്പെയർ ആന്റിനകളും സ്ഥാപിക്കുന്നതാണ്. വർഷത്തിൽ 66% ദിവസമെങ്കിലും തെളിഞ്ഞ കാലാവസ്ഥയുള്ള പർവതശിഖരങ്ങളിലാണ് സ്റ്റേഷനുകൾ നിർമ്മിക്കേണ്ടത്. അങ്ങനെ, 2-3 സ്റ്റേഷനുകൾ ഏത് ബഹിരാകാശവാഹനത്തിനും എല്ലായ്പ്പോഴും ദൃശ്യമാകും, അവയ്ക്ക് വ്യത്യസ്ത കാലാവസ്ഥയും ഉണ്ടായിരിക്കും. രണ്ടാമത്തെ ഓപ്ഷൻ ഒമ്പത് സ്റ്റേഷനുകളാണ്, മൂന്ന് ഗ്രൂപ്പുകളായി ഘടിപ്പിച്ചതും പരസ്പരം 120 ഡിഗ്രിയിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നതുമാണ്. ഓരോ ഗ്രൂപ്പിലെയും സ്റ്റേഷനുകൾ പരസ്പരം 200 കിലോമീറ്റർ അകലെ സ്ഥിതിചെയ്യണം, അതിനാൽ അവ നേരിട്ട് ദൃശ്യപരവും എന്നാൽ വ്യത്യസ്ത കാലാവസ്ഥാ സെല്ലുകളിലാണ്.
രണ്ട് GBATS ആർക്കിടെക്ചറുകളും ബഹിരാകാശ സമീപനത്തേക്കാൾ വിലകുറഞ്ഞതായിരുന്നു, പക്ഷേ അവയ്ക്കും പ്രശ്‌നങ്ങളുണ്ടായിരുന്നു. ഒന്നാമതായി, സിഗ്നലുകൾ ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിലൂടെ സഞ്ചരിക്കേണ്ടതിനാൽ, പ്രകാശമാനമായ ആകാശം കാരണം പകൽ സ്വീകരണം രാത്രിയിലെ സ്വീകരണത്തേക്കാൾ വളരെ മോശമായിരിക്കും. സമർത്ഥമായ ക്രമീകരണം ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേഷനുകൾ കാലാവസ്ഥയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. ഒരു ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേഷനിലേക്ക് ലേസർ ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുന്ന ഒരു ബഹിരാകാശ പേടകം മോശം കാലാവസ്ഥയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുകയും മേഘങ്ങളാൽ മറയ്ക്കപ്പെടാത്ത മറ്റൊരു സ്റ്റേഷനുമായി ആശയവിനിമയം പുനഃസ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യും.
എന്നിരുന്നാലും, പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഗണിക്കാതെ തന്നെ, ഡിഎസ്ആർഎസ്എസ്, ജിബിഎടിഎസ് പദ്ധതികൾ ആഴത്തിലുള്ള ബഹിരാകാശ ആശയവിനിമയത്തിനും നാസയിലെ എഞ്ചിനീയർമാരുടെ ആധുനിക സംഭവവികാസങ്ങൾക്കും ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് സൈദ്ധാന്തിക അടിത്തറയിട്ടു. അത്തരമൊരു സംവിധാനം നിർമ്മിക്കുകയും അതിന്റെ പ്രകടനം പ്രകടിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുക മാത്രമാണ് അവശേഷിക്കുന്നത്. ഭാഗ്യവശാൽ, ഇതിന് ഏതാനും മാസങ്ങൾ മാത്രമേ ഉണ്ടായിരുന്നുള്ളൂ.
പദ്ധതി നടപ്പാക്കൽ
അപ്പോഴേക്കും ബഹിരാകാശത്ത് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്മിഷൻ നടന്നിരുന്നു. 1992-ൽ ഗലീലിയോ പേടകം വ്യാഴത്തിലേക്ക് നീങ്ങുകയും അതിന്റെ ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ ക്യാമറ ഭൂമിയിലേക്ക് തിരിക്കുകയും ചെയ്തപ്പോൾ ആദ്യത്തെ പരീക്ഷണം ടേബിൾ മൗണ്ടൻ ഒബ്സർവേറ്ററിയിലെ 60 സെന്റീമീറ്റർ ദൂരദർശിനിയിൽ നിന്നും 1,5 മീറ്ററിൽ നിന്നും അയച്ചു. ന്യൂ മെക്സിക്കോയിലെ യുഎസ്എഎഫ് സ്റ്റാർഫയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ടെലിസ്കോപ്പ് റേഞ്ച്. ഈ നിമിഷം, ഗലീലിയോ ഭൂമിയിൽ നിന്ന് 1,4 ദശലക്ഷം കിലോമീറ്റർ അകലെയായിരുന്നു, എന്നാൽ രണ്ട് ലേസർ ബീമുകളും അതിന്റെ ക്യാമറയിൽ പതിച്ചു.
ജപ്പാൻ, യൂറോപ്യൻ ബഹിരാകാശ ഏജൻസികൾക്ക് ഭൗമ ഭ്രമണപഥത്തിലെ ഭൂഗർഭ നിലയങ്ങളും ഉപഗ്രഹങ്ങളും തമ്മിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയം സ്ഥാപിക്കാനും കഴിഞ്ഞു. തുടർന്ന് രണ്ട് ഉപഗ്രഹങ്ങൾക്കിടയിൽ 50 എംബിപിഎസ് കണക്ഷൻ സ്ഥാപിക്കാൻ അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു. കുറച്ച് വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ്, ഒരു ജർമ്മൻ സംഘം ഭൗമ ഭ്രമണപഥത്തിലെ NFIRE ഉപഗ്രഹവും സ്പെയിനിലെ ടെനെറിഫിലെ ഒരു ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേഷനും തമ്മിൽ 5,6 Gbps കോഹറന്റ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ബൈഡയറക്ഷണൽ ലിങ്ക് സ്ഥാപിച്ചു. എന്നാൽ ഈ കേസുകളെല്ലാം ലോ-എർത്ത് ഓർബിറ്റുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
സൗരയൂഥത്തിലെ മറ്റൊരു ഗ്രഹത്തിനടുത്തുള്ള ഭ്രമണപഥത്തിലുള്ള ഒരു ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേഷനെയും ബഹിരാകാശ പേടകത്തെയും ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ആദ്യത്തെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ലിങ്ക് 2013 ജനുവരിയിൽ സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടു. മോണാലിസയുടെ 152 x 200 പിക്സൽ ബ്ലാക്ക് ആൻഡ് വൈറ്റ് ചിത്രം നാസയുടെ ഗോദാർഡ് സ്പേസ് ഫ്ലൈറ്റ് സെന്ററിലെ നെക്സ്റ്റ് ജനറേഷൻ സാറ്റലൈറ്റ് ലേസർ റേഞ്ചിംഗ് സ്റ്റേഷനിൽ നിന്ന് 300 ബിപിഎസ് വേഗതയിൽ ലൂണാർ റെക്കണൈസൻസ് ഓർബിറ്ററിലേക്ക് (എൽആർഒ) കൈമാറി. ആശയവിനിമയം വൺവേ ആയിരുന്നു. ഭൂമിയിൽ നിന്ന് ലഭിച്ച ചിത്രം സാധാരണ റേഡിയോ ആശയവിനിമയത്തിലൂടെ എൽആർഒ തിരികെ അയച്ചു. ചിത്രത്തിന് ഒരു ചെറിയ സോഫ്‌റ്റ്‌വെയർ പിശക് തിരുത്തൽ ആവശ്യമാണ്, എന്നാൽ ഈ കോഡിംഗ് ഇല്ലാതെ പോലും അത് തിരിച്ചറിയാൻ എളുപ്പമായിരുന്നു. അക്കാലത്ത്, ചന്ദ്രനിലേക്ക് കൂടുതൽ ശക്തമായ ഒരു സംവിധാനം വിക്ഷേപിക്കുന്നത് ഇതിനകം ആസൂത്രണം ചെയ്തിരുന്നു.
2013-ലെ ലൂണാർ റിക്കണൈസൻസ് ഓർബിറ്റർ പ്രോജക്റ്റിൽ നിന്ന്: ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷം (ഇടത്) അവതരിപ്പിച്ച ട്രാൻസ്മിഷൻ പിശകുകളിൽ നിന്ന് വിവരങ്ങൾ മായ്‌ക്കാൻ, ഗോദാർഡ് സ്പേസ് ഫ്ലൈറ്റ് സെന്ററിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ റീഡ്-സോളമൻ പിശക് തിരുത്തൽ (വലത്) ഉപയോഗിച്ചു, ഇത് സിഡികളിലും ഡിവിഡികളിലും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. നഷ്‌ടമായ പിക്സലുകൾ (വെളുപ്പ്), തെറ്റായ സിഗ്നലുകൾ (കറുപ്പ്) എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഒരു വെളുത്ത വര പ്രക്ഷേപണത്തിൽ ഒരു ചെറിയ ഇടവേളയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
«(LADEE) 6 ഒക്‌ടോബർ 2013-ന് ചന്ദ്രന്റെ ഭ്രമണപഥത്തിൽ പ്രവേശിച്ചു, ഒരു ആഴ്‌ചയ്‌ക്ക് ശേഷം ഡാറ്റ കൈമാറുന്നതിനായി അതിന്റെ പൾസ്‌ഡ് ലേസർ വിക്ഷേപിച്ചു. ഈ സമയം, നാസ മറ്റൊരു ദിശയിൽ 20 Mbit/s വേഗതയിലും മറ്റൊരു ദിശയിൽ 622 Mbit/s എന്ന റെക്കോർഡ് വേഗതയിലും ടു-വേ ആശയവിനിമയം സംഘടിപ്പിക്കാൻ ശ്രമിച്ചു. ദൗത്യത്തിന്റെ ചെറിയ ആയുസ്സ് മാത്രമായിരുന്നു പ്രശ്നം. LRO യുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് ഒരു സമയം കുറച്ച് മിനിറ്റുകൾ മാത്രമേ പ്രവർത്തിക്കൂ. LADEE തന്റെ ലേസർ ഉപയോഗിച്ച് 16 ദിവസങ്ങളിലായി 30 മണിക്കൂർ ഡാറ്റ കൈമാറ്റം ചെയ്തു. 2019 ജൂണിൽ ഷെഡ്യൂൾ ചെയ്‌തിരിക്കുന്ന ലേസർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് ഡെമോൺസ്‌ട്രേഷൻ (എൽസിആർഡി) ഉപഗ്രഹത്തിന്റെ വിക്ഷേപണത്തോടെ ഈ സ്ഥിതി മാറും. ഭാവിയിലെ ബഹിരാകാശ ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങൾ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുമെന്ന് കാണിക്കുക എന്നതാണ് ഇതിന്റെ ദൗത്യം.
എംഐടിയുടെ ലിങ്കൺ ലബോറട്ടറിയുമായി ചേർന്ന് നാസയുടെ ജെറ്റ് പ്രൊപ്പൽഷൻ ലബോറട്ടറിയിൽ എൽസിആർഡി വികസിപ്പിക്കുന്നു. ഇതിന് രണ്ട് ഒപ്റ്റിക്കൽ ടെർമിനലുകൾ ഉണ്ടായിരിക്കും: ഒന്ന് താഴ്ന്ന ഭൂമിയുടെ ഭ്രമണപഥത്തിലെ ആശയവിനിമയത്തിനും മറ്റൊന്ന് ആഴത്തിലുള്ള സ്ഥലത്തിനും. ആദ്യത്തേത് ഡിഫറൻഷ്യൽ ഫേസ് ഷിഫ്റ്റ് കീയിംഗ് (DPSK) ഉപയോഗിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ട്രാൻസ്മിറ്റർ 2,88 GHz ആവൃത്തിയിൽ ലേസർ പൾസുകൾ അയയ്ക്കും. ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച്, ഓരോ ബിറ്റും തുടർച്ചയായ പൾസുകളുടെ ഘട്ട വ്യത്യാസത്താൽ എൻകോഡ് ചെയ്യപ്പെടും. ഇതിന് 2,88 ജിബിപിഎസ് വേഗതയിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും, എന്നാൽ ഇതിന് ധാരാളം വൈദ്യുതി ആവശ്യമാണ്. ഉയർന്ന ഊർജ സിഗ്നലുകളിലെ പൾസ് വ്യത്യാസങ്ങൾ മാത്രമേ ഡിറ്റക്‌ടറുകൾക്ക് കണ്ടെത്താൻ കഴിയൂ, അതിനാൽ ഭൂമിക്ക് സമീപമുള്ള ആശയവിനിമയങ്ങൾക്ക് DPSK മികച്ച രീതിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, എന്നാൽ ഊർജം സംഭരിക്കുന്നത് പ്രശ്‌നമുള്ള ആഴത്തിലുള്ള സ്ഥലത്തിന് ഇത് മികച്ച രീതിയല്ല. ചൊവ്വയിൽ നിന്ന് അയയ്‌ക്കുന്ന ഒരു സിഗ്നൽ ഭൂമിയിലെത്തുമ്പോഴേക്കും ഊർജ്ജം നഷ്ടപ്പെടും, അതിനാൽ ആഴത്തിലുള്ള ബഹിരാകാശവുമായി ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയം കാണിക്കുന്നതിന് LCRD പൾസ് ഫേസ് മോഡുലേഷൻ എന്ന കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കും.
നാസ എഞ്ചിനീയർമാർ LADEE-യെ പരീക്ഷണത്തിനായി ഒരുക്കുന്നു
2017 ൽ, എഞ്ചിനീയർമാർ ഒരു തെർമൽ വാക്വം ചേമ്പറിൽ ഫ്ലൈറ്റ് മോഡം പരീക്ഷിച്ചു
“ഇത് പ്രധാനമായും ഫോട്ടോണുകളെ എണ്ണുകയാണ്,” എബ്രഹാം വിശദീകരിക്കുന്നു. - ആശയവിനിമയത്തിനായി നീക്കിവച്ചിരിക്കുന്ന ഹ്രസ്വ കാലയളവ് നിരവധി സമയ കാലയളവുകളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഡാറ്റ ലഭിക്കുന്നതിന്, ഓരോ ഇടവേളയിലും ഫോട്ടോണുകൾ ഡിറ്റക്ടറുമായി കൂട്ടിയിടിച്ചോ എന്ന് നിങ്ങൾ പരിശോധിക്കേണ്ടതുണ്ട്. FIM-ൽ ഡാറ്റ എൻകോഡ് ചെയ്യുന്നത് ഇങ്ങനെയാണ്. ഇത് മോഴ്സ് കോഡ് പോലെയാണ്, എന്നാൽ അതിവേഗ വേഗതയിലാണ്. ഒന്നുകിൽ ഒരു നിശ്ചിത നിമിഷത്തിൽ ഒരു ഫ്ലാഷ് ഉണ്ട് അല്ലെങ്കിൽ ഇല്ല, കൂടാതെ സന്ദേശം ഫ്ലാഷുകളുടെ ക്രമം കൊണ്ട് എൻകോഡ് ചെയ്യപ്പെടും. “ഇത് ഡിപിഎസ്‌കെയേക്കാൾ വളരെ മന്ദഗതിയിലാണെങ്കിലും, ചൊവ്വയിൽ നിന്ന് ദൂരെ നിന്ന് പതിനായിരമോ നൂറുകണക്കിന് എംബിപിഎസോ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷനുകൾ നൽകാൻ ഞങ്ങൾക്ക് കഴിയും,” എബ്രഹാം കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നു.
തീർച്ചയായും, LCRD പദ്ധതി ഈ രണ്ട് ടെർമിനലുകൾ മാത്രമല്ല. ബഹിരാകാശത്ത് ഒരു ഇന്റർനെറ്റ് ഹബ്ബായും ഇത് പ്രവർത്തിക്കണം. ഗ്രൗണ്ടിൽ, മൂന്ന് സ്റ്റേഷനുകൾ LCRD ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കും: ഒന്ന് ന്യൂ മെക്സിക്കോയിലെ വൈറ്റ് സാൻഡ്‌സിൽ, ഒന്ന് കാലിഫോർണിയയിലെ ടേബിൾ മൗണ്ടനിൽ, ഒന്ന് ഹവായ് ദ്വീപിലോ മൗയിയിലോ. ഒരു സ്റ്റേഷനിൽ മോശം കാലാവസ്ഥ ഉണ്ടായാൽ ഒരു ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേഷനിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് മാറുന്നത് പരീക്ഷിക്കുക എന്നതാണ് ആശയം. ഒരു ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്മിറ്റർ എന്ന നിലയിൽ എൽസിആർഡിയുടെ പ്രകടനവും മിഷൻ പരിശോധിക്കും. സ്റ്റേഷനുകളിലൊന്നിൽ നിന്നുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നൽ ഒരു ഉപഗ്രഹത്തിലേക്ക് അയയ്ക്കുകയും പിന്നീട് മറ്റൊരു സ്റ്റേഷനിലേക്ക് കൈമാറുകയും ചെയ്യും - എല്ലാം ഒരു ഒപ്റ്റിക്കൽ ലിങ്ക് വഴി.
ഡാറ്റ ഉടനടി കൈമാറാൻ കഴിയുന്നില്ലെങ്കിൽ, LCRD അത് സംഭരിക്കുകയും അവസരം വരുമ്പോൾ കൈമാറുകയും ചെയ്യും. ഡാറ്റ അടിയന്തിരമാണെങ്കിൽ അല്ലെങ്കിൽ ഓൺബോർഡ് സ്റ്റോറേജിൽ മതിയായ ഇടമില്ലെങ്കിലോ, LCRD അതിന്റെ Ka-band ആന്റിന വഴി അത് ഉടൻ അയയ്ക്കും. അതിനാൽ, ഭാവിയിലെ ട്രാൻസ്മിറ്റർ ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ മുൻഗാമിയായ LCRD ഒരു ഹൈബ്രിഡ് റേഡിയോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ സംവിധാനമായിരിക്കും. 2030-കളിൽ മനുഷ്യന്റെ ആഴത്തിലുള്ള ബഹിരാകാശ പര്യവേക്ഷണത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുന്ന ഒരു ഇന്റർപ്ലാനറ്ററി നെറ്റ്‌വർക്ക് സ്ഥാപിക്കുന്നതിന് നാസയ്ക്ക് ചൊവ്വയ്ക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ഭ്രമണപഥത്തിൽ സ്ഥാപിക്കേണ്ട ഇത്തരത്തിലുള്ള യൂണിറ്റാണിത്.
ചൊവ്വയെ ഓൺലൈനിൽ കൊണ്ടുവരുന്നു
കഴിഞ്ഞ ഒരു വർഷമായി, ആഴത്തിലുള്ള ബഹിരാകാശ ആശയവിനിമയത്തിന്റെ ഭാവി വിവരിക്കുന്ന രണ്ട് പേപ്പറുകൾ അബ്രഹാമിന്റെ ടീം എഴുതിയിട്ടുണ്ട്, അത് 2019 മെയ് മാസത്തിൽ ഫ്രാൻസിൽ നടക്കുന്ന SpaceOps കോൺഫറൻസിൽ അവതരിപ്പിക്കും. ഒന്ന് ആഴത്തിലുള്ള ബഹിരാകാശ ആശയവിനിമയത്തെ പൊതുവായി വിവരിക്കുന്നു, മറ്റൊന്ന് (“") റെഡ് പ്ലാനറ്റിലെ ബഹിരാകാശയാത്രികർക്ക് ഇന്റർനെറ്റ് പോലുള്ള സേവനം നൽകാൻ പ്രാപ്തമായ ഇൻഫ്രാസ്ട്രക്ചറിന്റെ വിശദമായ വിവരണം വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.
ഡൗൺലോഡ് ചെയ്യുന്നതിനായി 215 Mbit/s ഉം അപ്‌ലോഡ് ചെയ്യുന്നതിന് 28 Mbit/s ഉം ആയിരുന്നു ഏറ്റവും ഉയർന്ന ശരാശരി ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്ഫർ വേഗതയുടെ ഏകദേശ കണക്കുകൾ. മാർസ് ഇൻറർനെറ്റിൽ മൂന്ന് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കും: ഉപരിതല പര്യവേക്ഷണ പ്രദേശം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന വൈഫൈ, ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് ഭൂമിയിലേക്ക് ഡാറ്റ കൈമാറുന്ന ഒരു പ്ലാനറ്ററി നെറ്റ്‌വർക്ക്, ഈ ഡാറ്റ സ്വീകരിക്കുന്നതിനും പ്രതികരണങ്ങൾ തിരികെ അയയ്ക്കുന്നതിനും ഉത്തരവാദികളായ മൂന്ന് സൈറ്റുകളുള്ള ആഴത്തിലുള്ള ബഹിരാകാശ ആശയവിനിമയ ശൃംഖലയായ എർത്ത് നെറ്റ്‌വർക്ക് ചൊവ്വ.
“ഇത്തരം അടിസ്ഥാന സൗകര്യങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുമ്പോൾ, നിരവധി പ്രശ്നങ്ങളുണ്ട്. ചൊവ്വയിലേക്കുള്ള പരമാവധി 2,67 AU ദൂരത്തിൽ പോലും അത് വിശ്വസനീയവും സുസ്ഥിരവുമായിരിക്കണം. സോളാർ സുപ്പീരിയർ കൺജക്ഷൻ കാലഘട്ടത്തിൽ, ചൊവ്വ സൂര്യനു പിന്നിൽ മറഞ്ഞിരിക്കുമ്പോൾ," എബ്രഹാം പറയുന്നു. ഓരോ രണ്ട് വർഷത്തിലും അത്തരമൊരു സംയോജനം സംഭവിക്കുകയും ചൊവ്വയുമായുള്ള ആശയവിനിമയം പൂർണ്ണമായും തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. “ഇന്ന് ഞങ്ങൾക്ക് ഇതിനെ നേരിടാൻ കഴിയില്ല. ചൊവ്വയിലെ എല്ലാ ലാൻഡിംഗ്, ഓർബിറ്റൽ സ്റ്റേഷനുകൾക്കും ഏകദേശം രണ്ടാഴ്ചത്തേക്ക് ഭൂമിയുമായുള്ള ബന്ധം നഷ്ടപ്പെടും. ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് ഉപയോഗിച്ച്, സോളാർ കണക്റ്റിവിറ്റി മൂലമുള്ള ആശയവിനിമയ നഷ്ടം 10 മുതൽ 15 ആഴ്ച വരെ നീണ്ടുനിൽക്കും. റോബോട്ടുകൾക്ക്, അത്തരം വിടവുകൾ പ്രത്യേകിച്ച് ഭയാനകമല്ല. അത്തരം ഒറ്റപ്പെടൽ അവർക്ക് പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നില്ല, കാരണം അവർക്ക് ബോറടിക്കില്ല, ഏകാന്തത അനുഭവപ്പെടില്ല, അവരുടെ പ്രിയപ്പെട്ടവരെ കാണേണ്ടതില്ല. എന്നാൽ ആളുകൾക്ക് ഇത് തികച്ചും വ്യത്യസ്തമാണ്.
"അതിനാൽ, ചൊവ്വയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് 17300 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ ഒരു വൃത്താകൃതിയിലുള്ള മധ്യരേഖാ പരിക്രമണപഥത്തിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന രണ്ട് പരിക്രമണ ട്രാൻസ്മിറ്ററുകൾ കമ്മീഷൻ ചെയ്യാൻ ഞങ്ങൾ സൈദ്ധാന്തികമായി അനുവദിക്കുന്നു," എബ്രഹാം തുടരുന്നു. പഠനമനുസരിച്ച്, അവയ്ക്ക് 1500 കിലോഗ്രാം ഭാരം ഉണ്ടായിരിക്കണം, കൂടാതെ എക്സ്-ബാൻഡ്, കാ-ബാൻഡ്, ഒപ്റ്റിക്കൽ ശ്രേണിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു കൂട്ടം ടെർമിനലുകൾ ബോർഡിൽ ഉണ്ടായിരിക്കണം, കൂടാതെ 20-30 കിലോവാട്ട് പവർ ഉള്ള സോളാർ പാനലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കണം. അവർ ഡിലേ ടോളറന്റ് നെറ്റ്‌വർക്ക് പ്രോട്ടോക്കോളിനെ പിന്തുണയ്ക്കണം - അടിസ്ഥാനപരമായി TCP/IP, ഇന്റർപ്ലാനറ്ററി നെറ്റ്‌വർക്കുകളിൽ അനിവാര്യമായും സംഭവിക്കുന്ന നീണ്ട കാലതാമസം കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു. ശൃംഖലയിൽ പങ്കെടുക്കുന്ന പരിക്രമണ സ്റ്റേഷനുകൾക്ക് ഗ്രഹത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള ബഹിരാകാശ സഞ്ചാരികളുമായും വാഹനങ്ങളുമായും ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേഷനുകളിലൂടെയും പരസ്പരം ആശയവിനിമയം നടത്താൻ കഴിയണം.
"ഈ ക്രോസ്-കപ്ലിംഗ് വളരെ പ്രധാനമാണ്, കാരണം ഇത് 250 Mbps-ൽ ഡാറ്റ കൈമാറാൻ ആവശ്യമായ ആന്റിനകളുടെ എണ്ണം കുറയ്ക്കുന്നു," എബ്രഹാം പറയുന്നു. പരിക്രമണ ട്രാൻസ്മിറ്ററുകളിലൊന്നിൽ നിന്ന് 250 എംബിപിഎസ് ഡാറ്റ ലഭിക്കുന്നതിന് ആറ് 34 മീറ്റർ ആന്റിനകൾ ആവശ്യമാണെന്ന് അദ്ദേഹത്തിന്റെ സംഘം കണക്കാക്കുന്നു. ആഴത്തിലുള്ള സ്പേസ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സൈറ്റുകളിൽ നാസയ്ക്ക് മൂന്ന് അധിക ആന്റിനകൾ നിർമ്മിക്കേണ്ടതുണ്ട്, എന്നാൽ അവ നിർമ്മിക്കാൻ വർഷങ്ങളെടുക്കും, അത് വളരെ ചെലവേറിയതുമാണ്. "എന്നാൽ രണ്ട് ഓർബിറ്റൽ സ്റ്റേഷനുകൾക്ക് ഡാറ്റ പങ്കിടാനും 125 Mbps-ൽ ഒരേസമയം അയയ്ക്കാനും കഴിയുമെന്ന് ഞങ്ങൾ കരുതുന്നു, ഒരു ട്രാൻസ്മിറ്റർ ഡാറ്റ പാക്കറ്റിന്റെ പകുതി അയയ്ക്കുകയും മറ്റൊന്ന് അയയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു," എബ്രഹാം പറയുന്നു. ഇന്നും, 34 മീറ്റർ ആഴത്തിലുള്ള സ്പേസ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് ആന്റിനകൾക്ക് ഒരേസമയം നാല് വ്യത്യസ്ത ബഹിരാകാശ പേടകങ്ങളിൽ നിന്ന് ഡാറ്റ സ്വീകരിക്കാൻ കഴിയും, അതിന്റെ ഫലമായി ടാസ്ക് പൂർത്തിയാക്കാൻ മൂന്ന് ആന്റിനകൾ ആവശ്യമാണ്. “ആകാശത്തിന്റെ ഒരേ പ്രദേശത്ത് നിന്ന് രണ്ട് 125 എംബിപിഎസ് ട്രാൻസ്മിഷനുകൾ സ്വീകരിക്കുന്നതിന് ഒരു ട്രാൻസ്മിഷൻ സ്വീകരിക്കുന്നതിന് തുല്യമായ ആന്റിനകൾ ആവശ്യമാണ്,” എബ്രഹാം വിശദീകരിക്കുന്നു. "നിങ്ങൾക്ക് ഉയർന്ന വേഗതയിൽ ആശയവിനിമയം നടത്തണമെങ്കിൽ മാത്രമേ കൂടുതൽ ആന്റിനകൾ ആവശ്യമുള്ളൂ."
സോളാർ സംയോജന പ്രശ്നം കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ, സൂര്യൻ-ചൊവ്വ/സൂര്യൻ-ഭൂമി ഭ്രമണപഥത്തിലെ L4/L5 പോയിന്റുകളിലേക്ക് ഒരു ട്രാൻസ്മിറ്റർ ഉപഗ്രഹം വിക്ഷേപിക്കാൻ അബ്രഹാമിന്റെ സംഘം നിർദ്ദേശിച്ചു. പിന്നീട്, സംയോജന കാലഘട്ടങ്ങളിൽ, സൂര്യനിലൂടെ സിഗ്നലുകൾ അയയ്‌ക്കുന്നതിനുപകരം, സൂര്യനുചുറ്റും ഡാറ്റ കൈമാറാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കാം. നിർഭാഗ്യവശാൽ, ഈ കാലയളവിൽ വേഗത 100 Kbps ആയി കുറയും. ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, ഇത് പ്രവർത്തിക്കും, പക്ഷേ അത് ചീത്തയാണ്.
അതിനിടയിൽ, ചൊവ്വയിലെ ഭാവി ബഹിരാകാശയാത്രികർക്ക് പൂച്ചക്കുട്ടിയുടെ ഫോട്ടോ ലഭിക്കാൻ വെറും മൂന്ന് മിനിറ്റിലധികം കാത്തിരിക്കേണ്ടി വരും, 40 മിനിറ്റ് വരെ കാലതാമസം കണക്കാക്കാതെ. ഭാഗ്യവശാൽ, മാനവികതയുടെ അഭിലാഷങ്ങൾ നമ്മെ റെഡ് പ്ലാനറ്റിനേക്കാൾ കൂടുതൽ മുന്നോട്ട് കൊണ്ടുപോകുന്നതിന് മുമ്പ്, ഇന്റർപ്ലാനറ്ററി ഇന്റർനെറ്റ് ഇതിനകം തന്നെ മിക്ക സമയത്തും നന്നായി പ്രവർത്തിക്കും.
അവലംബം: www.habr.com