“Радио давтамжийн технологийг сайжруулах боломж бараг байхгүй. Энгийн шийдэл төгсдөг"
26 оны 2018-р сарын 22-ны өдөр Москвагийн цагаар 53:8,1 цагт НАСА үүнийг дахин хийлээ - InSight датчик агаар мандалд орж, буух, буух маневр хийсний дараа Ангараг гарагийн гадаргуу дээр амжилттай газардсан бөгөөд дараа нь "зургаан хагас минутын аймшигт үзэгдэл" гэж баптисм хүртсэн. .” НАСА-гийн инженерүүд Дэлхий болон Ангараг гарагийн хооронд XNUMX минут орчим харилцаа холбооны саатал үүссэний улмаас сансрын датчик гаригийн гадаргуу дээр амжилттай газардсан эсэхийг шууд мэдэж чадаагүй тул оновчтой тайлбар. Энэ цонхны үеэр InSight нь илүү орчин үеийн, хүчирхэг антеннуудад найдаж чадахгүй байсан - бүх зүйл хуучин загварын UHF холбооноос шалтгаалж байсан (энэ арга нь өргөн нэвтрүүлгийн телевиз, радио утаснаас эхлээд Bluetooh төхөөрөмж хүртэлх бүх зүйлд ашиглагддаг).
Үүний үр дүнд InSight-ийн төлөв байдлын талаархи чухал мэдээллийг 401,586 МГц давтамжтай радио долгионоор хоёр хиймэл дагуул руу дамжуулав., WALL-E ба EVE, дараа нь дэлхий дээр байрлах 8 метрийн антеннуудад 70 Kbps хурдаар өгөгдөл дамжуулдаг. Кубесатуудыг InSight-тэй ижил пуужин дээр хөөргөсөн бөгөөд тэд Ангараг гариг руу аялахдаа дагалдан буухыг ажиглаж, өгөгдлийг шууд гэр рүүгээ дамжуулсан. Ангараг гаригийн бусад тойрог замд, жишээлбэл. (MRS) нь эвгүй байдалд орсон бөгөөд эхэндээ бодит цаг хугацаанд газардагчтай мессеж солилцож чадахгүй байв. Бүхэл бүтэн буулт нь чемодан шиг хэмжээтэй хоёр туршилтын CubeSats-аас шалтгаалсан гэж хэлж болохгүй ч MRS илүү удаан хүлээсний дараа л InSight-аас мэдээлэл дамжуулах боломжтой болно.
InSight буулт нь үнэндээ НАСА-гийн харилцаа холбооны бүтэц болох Ангараг гарагийн сүлжээг бүхэлд нь туршсан. Хиймэл дагуулууд бүтэлгүйтсэн ч тойрог замд байгаа хиймэл дагуулуудад дамжуулж байсан InSight газардуулгын дохио ямар ч байсан дэлхийд хүрэх байсан. WALL-E болон EVE нь мэдээллийг шууд дамжуулах шаардлагатай байсан бөгөөд тэд үүнийг хийсэн. Хэрэв эдгээр CubeSats ямар нэг шалтгаанаар ажиллаагүй бол MRS үүргээ гүйцэтгэхэд бэлэн байсан. Тэд тус бүр нь интернеттэй төстэй сүлжээнд зангилаа болж, өөр өөр төхөөрөмжөөс бүрдсэн өөр терминалуудаар өгөгдлийн пакетуудыг чиглүүлдэг. Өнөөдөр тэдний хамгийн үр дүнтэй нь 6 Мбит/с хүртэл хурдтай өгөгдөл дамжуулах чадвартай MRS юм (мөн энэ нь гараг хоорондын нислэгийн одоогийн дээд амжилт юм). Гэхдээ НАСА өмнө нь хамаагүй бага хурдтай ажиллах шаардлагатай байсан бөгөөд ирээдүйд илүү хурдан өгөгдөл дамжуулах шаардлагатай болно.
Яг л таны интернетийн үйлчилгээ үзүүлэгчийн нэгэн адил НАСА интернет хэрэглэгчдийг зөвшөөрдөг бодит цаг хугацаанд сансрын хөлөгтэй харилцах.
Сансрын гүний холбооны сүлжээ
НАСА-гийн сансар огторгуй дахь оролцоо нэмэгдэхийн хэрээр илүү их орон зайг хамрахын тулд сайжруулсан холбооны системүүд байнга гарч ирэв: эхлээд дэлхийн тойрог замд, дараа нь геосинхрон тойрог замд болон сарны тойрог замд, удалгүй харилцаа холбоо сансарт улам гүнзгийрэв. Энэ бүхэн 1 онд Америкчууд Нигери, Сингапур, Калифорни дахь АНУ-ын цэргийн баазуудад амжилттай хөөргөсөн Explorer 1958-ээс телеметрийг хүлээн авахад ашигласан зөөврийн радио хүлээн авагчаас эхэлсэн юм. Аажмаар боловч энэ үндэс нь өнөөгийн дэвшилтэт мессежийн систем болон хувирсан.
НАСА-гийн Гараг хоорондын сүлжээний газрын Стратегийн болон системийн хэтийн төлөвийн хэлтсийн дарга Дуглас Абрахам сансарт мессеж дамжуулах гурван бие даасан сүлжээг онцолж байна. Near Earth сүлжээ нь дэлхийн нам дор тойрог замд сансрын хөлөгтэй ажилладаг. "Энэ бол ихэвчлэн 9-12 метрийн антеннуудын цуглуулга юм. 15-18 метрийн хэмжээтэй хэд хэдэн том антен байдаг" гэж Абрахам хэлэв. Дараа нь дэлхийн геосинхрон тойрог замаас дээш хэд хэдэн мөрдөх, мэдээлэл дамжуулах хиймэл дагуулууд (TDRS) байдаг. "Тэд дэлхийн нам дор тойрог замд байгаа хиймэл дагуулуудыг харж, тэдэнтэй харилцаж, дараа нь TDRS-ээр дамжуулан энэ мэдээллийг газар руу дамжуулах боломжтой" гэж Абрахам тайлбарлав. "Энэхүү хиймэл дагуулын мэдээлэл дамжуулах системийг НАСА-гийн сансрын сүлжээ гэж нэрлэдэг."
Гэвч TDRS хүртэл сарны тойрог замаас хол давсан сансрын хөлөгтэй бусад гаригуудтай холбогдоход хангалтгүй байв. “Тиймээс бид нарны аймгийг бүхэлд нь хамарсан сүлжээг бий болгох хэрэгтэй болсон. Энэ бол гүний сансрын сүлжээ [DSN] гэж Абрахам хэлэв. Ангараг гаригийн сүлжээ нь өргөтгөл юм .
Урт, зохион байгуулалтыг харгалзан DSN нь жагсаасан системүүдийн хамгийн төвөгтэй нь юм. Үндсэндээ энэ нь 34-70 м диаметртэй том антеннуудын багц юм. Гурван DSN сайт тус бүр нь 34 метрийн хэд хэдэн антен, 70 метрийн нэг антен ажиллуулдаг. Нэг сайт нь Голдстоун (Калифорни), нөгөө нь Мадридын (Испани) ойролцоо, гурав дахь нь Канберра (Австрали) хотод байрладаг. Эдгээр сайтууд нь дэлхийн өнцөг булан бүрээс ойролцоогоор 120 градусын зайд байрладаг бөгөөд геосинхрон тойрог замаас гадуурх бүх сансрын хөлгүүдийг XNUMX цагийн турш хамрах боломжийг олгодог.
34 метрийн антенн нь DSN-ийн үндсэн тоног төхөөрөмж бөгөөд хуучин өндөр үр ашигтай антен болон харьцангуй шинэ долгионы антенн гэсэн хоёр төрөлтэй. Үүний ялгаа нь чиглүүлэгч долгионы антенн нь газар доорх хяналтын өрөөнд дамжуулах хоолойгоор дамжуулж буй дохиог тусгадаг таван нарийвчлалтай RF-ийн тольтой бөгөөд эдгээр дохиог шинжилдэг электрон төхөөрөмж нь хөндлөнгийн бүх эх үүсвэрээс илүү сайн хамгаалагдсан байдаг. 34 метрийн антеннууд нь дангаараа эсвэл 2-3 тавагтай бүлгээрээ ажилладаг бөгөөд НАСА-гийн хэрэгцээний ихэнх харилцаа холбооны хэрэгцээг хангаж чадна. Гэхдээ 34 метрийн олон антеннуудын хувьд зай хэт урт болох онцгой тохиолдлуудад DSN удирдлага нь 70 метрийн мангасуудыг ашигладаг.
"Тэд хэд хэдэн хэрэглээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг" гэж Абрахам том антеннуудын талаар хэлэв. Эхнийх нь сансрын хөлөг дэлхийгээс маш хол байгаа тул жижиг таваг ашиглан түүнтэй холбоо тогтоох боломжгүй болно. “Сайн жишээ бол Плутоноос хамаагүй хол зайд ниссэн New Horizons буюу нарны аймгийн гадна байрладаг Вояжер сансрын хөлөг байж болно. Зөвхөн 70 метрийн антеннууд л тэднийг нэвтэлж, мэдээллээ дэлхий рүү хүргэж чадна” гэж Абрахам тайлбарлав.
Сансрын хөлөг тойрог замд орох гэх мэт ноцтой нөхцөл байдлын улмаас эсвэл ямар нэг зүйл буруу болсны улмаас өргөлтийн антенаа ажиллуулж чадахгүй үед 70 метрийн таваг ашигладаг. Жишээлбэл, 70 метрийн антеныг Аполло 13-ыг дэлхий рүү аюулгүй буцаахад ашигласан. Мөн тэрээр Нейл Армстронгийн "Хүнд нэг жижиг алхам, хүн төрөлхтөнд нэг аварга том алхам" гэсэн алдартай мөрийг өөрийн болгосон. Өнөөдөр ч DSN нь дэлхийн хамгийн дэвшилтэт, мэдрэмтгий харилцаа холбооны систем хэвээр байна. "Гэхдээ олон шалтгааны улмаас энэ нь аль хэдийн хязгаартаа хүрсэн" гэж Абрахам анхааруулав. – Радио давтамж дээр ажилладаг технологийг сайжруулах газар бараг байхгүй. Энгийн шийдлүүд дуусч байна."
120 градусын зайтай гурван газрын станц
Канберра дахь DSN хавтан
Мадрид дахь DSN цогцолбор
Голдстоун дахь DSN
Тийрэлтэт хөдөлгүүрийн лабораторийн хяналтын өрөө
Радио ба түүний дараа юу болох вэ
Энэ түүх шинэ биш. Сансрын гүний харилцааны түүх нь давтамжийг нэмэгдүүлэх, долгионы уртыг богиносгох байнгын тэмцлээс бүрддэг. Explorer 1 нь 108 МГц давтамжийг ашигласан. Дараа нь НАСА 1-ээс 2 ГГц-ийн L зурвасын давтамжийг дэмждэг илүү том, илүү сайн антеннуудыг нэвтрүүлсэн. Дараа нь 2-оос 4 ГГц давтамжтай S-band-ийн ээлж ирсэн бөгөөд дараа нь агентлаг 7-11,2 ГГц давтамжтай X зурваст шилжсэн.
Өнөөдөр сансрын холбооны системүүд дахин өөрчлөлтөд орж байна - одоо тэд 26-40 ГГц давтамжийн Ka-band руу шилжиж байна. "Ийм чиг хандлагын шалтгаан нь долгионы урт богино, давтамж өндөр байх тусам өгөгдөл дамжуулах хурд төдий чинээ хурдан болно" гэж Абрахам хэлэв.
Түүхийн хувьд НАСА-гийн харилцаа холбооны хурд нэлээд хурдацтай байсан тул өөдрөг үзэлтэй байх шалтгаан бий. Тийрэлтэт хөдөлгүүрийн лабораторийн 2014 оны судалгааны өгүүлэлд харьцуулах зорилгоор дараах дамжуулалтын өгөгдлийг өгсөн: Хэрэв бид Бархасбадь гарагаас дэлхий рүү iPhone-ийн ердийн зургийг дамжуулахын тулд Explorer 1-ийн харилцаа холбооны технологийг ашигласан бол энэ нь одоогийн орчлон ертөнцөөс 460 дахин их хугацаа шаардагдах болно. 2-аад оны анхдагчид 4, 1960-ийн хувьд 633 жил шаардагдах байсан. 000 оны Mariner 9 үүнийг 1971 цагийн дотор хийх байсан. Өнөөдөр MRS гурван минут болно.
Цорын ганц асуудал нь мэдээжийн хэрэг сансрын хөлгүүдийн хүлээн авсан мэдээллийн хэмжээ нь дамжуулах чадварын өсөлтөөс хурдан биш юмаа гэхэд хурдан өсч байгаа явдал юм. 40 жилийн хугацаанд Вояжерс 1 ба 2 5 TB мэдээлэл үйлдвэрлэсэн. 2020 онд хөөргөхөөр төлөвлөж буй NISAR Earth Science хиймэл дагуул нь сард 85 TB мэдээлэл үйлдвэрлэх юм. Хэрэв дэлхийн хиймэл дагуулууд үүнийг хийх чадвартай бол гаригуудын хооронд ийм хэмжээний өгөгдөл дамжуулах нь огт өөр түүх юм. Харьцангуй хурдан MRS ч гэсэн 85 TB өгөгдлийг 20 жилийн турш дэлхий рүү дамжуулах болно.
"2020-иод оны сүүл, 2030-аад оны эхээр Ангараг гарагийн хайгуулын өгөгдөл дамжуулах хурд нь 150 Mbps буюу түүнээс дээш байх тул тооцоогоо хийцгээе" гэж Абрахам хэлэв. – Хэрэв биднээс Ангараг гараг хүртэл хамгийн их зайд байрлах MRS ангиллын сансрын хөлөг дэлхий дээрх 1 метрийн антен руу ойролцоогоор 70 Мбит/с хурдыг илгээж чадвал 150 Мбит/с хурдтай харилцаа холбоог зохион байгуулахын тулд 150 70 метрийн массив болно. антеннууд шаардлагатай болно. Тийм ээ, мэдээжийн хэрэг, бид энэ утгагүй хэмжээг бага зэрэг багасгах ухаалаг арга замыг гаргаж чадна, гэхдээ асуудал байгаа нь тодорхой: 150 Mbps хурдтай гариг хоорондын харилцаа холбоог зохион байгуулах нь маш хэцүү байдаг. Дээрээс нь зөвшөөрөгдсөн давтамж дуусч байна” гэв.
Абрахамын харуулсанчлан S-band эсвэл X-band-д ажилладаг бол 25 Mbps-ийн ганц даалгавар нь бүх боломжит спектрийг эзлэх болно. Ka-band-д илүү их зай байгаа боловч 150 Мбит/с дамжуулах хүчин чадалтай Ангараг гарагийн хоёр хиймэл дагуул л бүх спектрийг эзлэх болно. Энгийнээр хэлбэл, гариг хоорондын интернет ажиллахын тулд зөвхөн радио биш, лазер дээр тулгуурлах болно.
Оптик харилцаа холбоо үүссэн
Лазер нь футурист мэт сонсогдож байгаа ч оптик харилцааны санааг 1880-аад онд Александр Грэхэм Беллийн гаргасан патентаас олж харж болно. Белл нарны гэрлийг маш нарийхан туяа руу чиглүүлж, дуу чимээнд чичирдэг цацруулагч диафрагм руу чиглүүлдэг системийг боловсруулсан. Чичиргээ нь линзээр дамжин бүдүүлэг фотодетектор руу орох гэрлийн өөрчлөлтийг үүсгэсэн. Фотодетекторын эсэргүүцлийн өөрчлөлт нь утсаар дамжих гүйдлийг өөрчилсөн.
Систем тогтворгүй, дууны хэмжээ маш бага байсан бөгөөд Белл эцэст нь энэ санаагаа орхисон. Гэвч бараг 100 жилийн дараа лазер болон шилэн кабелиар зэвсэглэсэн НАСА-гийн инженерүүд энэ хуучин үзэл баримтлалдаа эргэн орсон байна.
"Бид радио давтамжийн системийн хязгаарлалтыг мэддэг байсан тул 1970-аад оны сүүл, 1980-аад оны эхээр JPL дээр бид сансрын лазерыг ашиглан сансар огторгуйгаас мессеж дамжуулах боломжийг хэлэлцэж эхэлсэн" гэж Абрахам хэлэв. Сансрын гүний оптик харилцаа холбоонд юу болох, юу болохгүйг илүү сайн ойлгохын тулд лаборатори 1980-аад оны сүүлээр дөрвөн жилийн турш Гүн сансрын реле хиймэл дагуулын систем (DSRSS) судалгааг эхлүүлсэн. Судалгаа нь чухал асуултуудад хариулах ёстой байсан: цаг агаар, үзэгдэх орчинтой холбоотой асуудлууд (эцэст нь радио долгион нь үүлэн дундуур амархан нэвтэрч чаддаг бол лазераар дамждаггүй) юу вэ? Нар-Дэлхий-датчикийн өнцөг хэт хурц байвал яах вэ? Дэлхий дээрх илрүүлэгч нарны гэрлээс сул оптик дохиог ялгаж чадах уу? Эцэст нь хэлэхэд, энэ бүхэн хэр үнэтэй вэ, энэ нь үнэ цэнэтэй байх уу? "Бид эдгээр асуултын хариултыг хайж байна" гэж Абрахам хүлээн зөвшөөрсөн. "Гэсэн хэдий ч хариултууд оптик өгөгдөл дамжуулах боломжийг улам бүр дэмжиж байна."
DSRSS нь дэлхийн агаар мандлын дээгүүр байрлах цэг нь оптик болон радио холбоо барихад хамгийн тохиромжтой гэж үзсэн. Орбитын станц дээр суурилуулсан оптик холбооны систем нь 70 метрийн антенныг оролцуулаад газар дээр суурилсан архитектураас илүү сайн ажиллах болно гэж мэдэгдэв. Дэлхийн нам дор тойрог замд 10 метрийн таваг байрлуулж, дараа нь геосинхрон болгохоор төлөвлөж байсан. Гэсэн хэдий ч тавагтай хиймэл дагуул, пуужин хөөргөх төхөөрөмж, хэрэглэгчийн таван терминал зэргээс бүрдсэн ийм системийн өртөг өндөр байсан. Түүгээр ч барахгүй судалгаанд хиймэл дагуул эвдэрсэн тохиолдолд ашиглалтад орох шаардлагатай туслах системийн зардлыг тусгаагүй байна.
Энэ системийн хувьд лаборатори нь DRSS-тэй ижил хугацаанд хийгдсэн Лабораторийн Газард суурилсан дэвшилтэт технологийн судалгаа (GBATS) тайланд тодорхойлсон газрын архитектурыг судалж эхлэв. ГБХТГ-т ажиллаж байгаа хүмүүс хоёр өөр санал гаргасан. Эхнийх нь нийт экваторын дагуу бие биенээсээ 10 градусын зайд байрлах 60 метрийн антентай, метрийн урттай сэлбэг антентай зургаан станцыг суурилуулсан. Станцуудыг жилийн өдрүүдийн 66-аас доошгүй хувь нь цаг агаартай байдаг уулын оргилд барих ёстой байв. Тиймээс 2-3 станц нь ямар ч сансрын хөлөгт үргэлж харагдах бөгөөд тэд өөр өөр цаг агаартай байх болно. Хоёрдахь хувилбар нь есөн станц, гурван бүлэгт хуваагдсан, бие биенээсээ 120 градусын зайд байрладаг. Бүлэг тус бүр дэх станцууд нь бие биенээсээ 200 км зайд байрлах ёстой бөгөөд ингэснээр шууд харагдахуйц байх ёстой, гэхдээ цаг агаарын өөр өөр үүрэнд байх ёстой.
GBATS-ийн хоёр архитектур нь сансрын арга барилаас хямд байсан ч бас асуудалтай байсан. Нэгдүгээрт, дохио нь дэлхийн агаар мандлаар дамжих ёстой байсан тул өдрийн цагаар хүлээн авах нь гэрэлтсэн тэнгэрийн улмаас шөнийн хүлээн авахаас хамаагүй муу байх болно. Хэдийгээр ухаалаг зохион байгуулалттай ч оптик газрын станцууд цаг агаарын байдлаас хамааралтай байх болно. Газрын станц руу лазер чиглүүлж буй сансрын хөлөг яваандаа цаг агаарын таагүй нөхцөлд дасан зохицож, үүлээр бүрхэгдээгүй өөр станцтай харилцаа холбоогоо сэргээх шаардлагатай болно.
Гэсэн хэдий ч бэрхшээлээс үл хамааран DSRSS болон GBATS төслүүд нь НАСА-гийн инженерүүдийн орчин үеийн хөгжил, сансрын гүний харилцаа холбооны оптик системүүдийн онолын үндэс суурийг тавьсан юм. Ийм системийг барьж, түүний гүйцэтгэлийг харуулах л үлдлээ. Аз болоход энэ нь хэдхэн сарын дараа байсан.
Төслийн хэрэгжилт
Тэр үед сансарт оптик өгөгдөл дамжуулах аль хэдийн явагдсан байв. Анхны туршилтыг 1992 онд Галилео датчик Бархасбадь руу чиглэн өндөр нарийвчлалтай камераа дэлхий рүү эргүүлж, Ширээний уулын ажиглалтын төвийн 60 см-ийн дуран болон 1,5 м-ээс илгээсэн лазер импульсийн багцыг амжилттай хүлээн авах үед хийгдсэн. Нью Мексико дахь USAF Starfire оптик дуран хүрээ. Яг энэ мөчид Галилео дэлхийгээс 1,4 сая км-ийн зайд байсан ч хоёр лазерын туяа түүний камерт тусчээ.
Япон болон Европын сансрын агентлагууд дэлхийн тойрог замд байгаа газрын станцууд болон хиймэл дагуулуудын хооронд оптик холбоо тогтоож чадсан. Дараа нь тэд хоёр хиймэл дагуулын хооронд 50 Mbps холболт үүсгэж чадсан. Хэдэн жилийн өмнө Германы баг дэлхийн тойрог замд байгаа NFIRE хиймэл дагуул болон Испанийн Тенерифе хотын газрын станцын хооронд 5,6 Гбит/с хурдтай уялдаатай оптик хоёр чиглэлтэй холболтыг байгуулжээ. Гэхдээ эдгээр бүх тохиолдлууд дэлхийн бага тойрог замтай холбоотой байв.
Нарны аймгийн өөр гаригийн ойролцоо тойрог замд байгаа газрын станц болон сансрын хөлгийг холбосон хамгийн анхны оптик холбоосыг 2013 оны нэгдүгээр сард байгуулжээ. Мона Лизагийн 152 х 200 пикселийн хар цагаан дүрсийг НАСА-гийн Годдард сансрын нислэгийн төвийн дараагийн үеийн хиймэл дагуулын лазерын зайн хэмжилтийн станцаас 300 бит/сек хурдтайгаар Сарны тагнуулын тойрог замд (LRO) дамжуулсан. Харилцаа нь нэг талын байсан. LRO нь дэлхийгээс хүлээн авсан зургаа ердийн радио холбоогоор буцааж илгээсэн. Зурган дээр бага зэрэг програм хангамжийн алдаа засах шаардлагатай байсан ч энэ кодчилолгүйгээр үүнийг танихад хялбар байсан. Тэр үед сар руу илүү хүчирхэг системийг хөөргөхөөр төлөвлөж байсан.
2013 оны Сарны тагнуулын тойрог замын төслөөс: Дэлхийн агаар мандал (зүүн талд) нэвтрүүлсэн дамжуулалтын алдааны мэдээллийг арилгахын тулд Goddard сансрын нислэгийн төвийн эрдэмтэд CD болон DVD-д өргөн хэрэглэгддэг Reed-Solomon алдааны засварыг (баруун талд) ашигласан. Нийтлэг алдаанууд нь дутуу пиксел (цагаан) болон хуурамч дохио (хар) орно. Цагаан судал нь дамжуулалт богино хугацаанд зогссоныг илтгэнэ.
«(LADEE) 6 оны 2013-р сарын 20-нд сарны тойрог замд орсон бөгөөд ердөө долоо хоногийн дараа өгөгдөл дамжуулахын тулд импульсийн лазерыг хөөргөв. Энэ удаад НАСА нөгөө чиглэлд 622 Мбит/с, нөгөө чиглэлд 16 Мбит/с хурдтай хоёр талын харилцаа холбоог зохион байгуулахыг оролдов. Ганц асуудал нь номлолын богино нас байсан. LRO-ийн оптик холбоо нь нэг удаад хэдхэн минут л ажилласан. LADEE 30 хоногийн турш 2019 цагийн турш лазераараа мэдээлэл солилцсон. XNUMX оны XNUMX-р сард төлөвлөгдсөн Лазер Харилцаа Холбооны Үзүүлэн (LCRD) хиймэл дагуулыг хөөргөснөөр энэ байдал өөрчлөгдөнө. Түүний зорилго нь сансарт ирээдүйн харилцаа холбооны систем хэрхэн ажиллахыг харуулах явдал юм.
LCRD-ийг НАСА-гийн тийрэлтэт хөдөлгүүрийн лабораторид MIT-ийн Линкольн лабораторитой хамтран боловсруулж байна. Энэ нь хоёр оптик терминалтай байх болно: нэг нь дэлхийн тойрог замд холбоо барих, нөгөө нь сансрын гүнд зориулагдсан. Эхнийх нь дифференциал фазын шилжилтийг (DPSK) ашиглах шаардлагатай болно. Дамжуулагч нь 2,88 ГГц давтамжтайгаар лазерын импульс илгээх болно. Энэ технологийг ашиглан бит бүрийг дараалсан импульсийн фазын зөрүүгээр кодлох болно. Энэ нь 2,88 Gbps хурдтай ажиллах боломжтой боловч энэ нь маш их хүч шаарддаг. Илрүүлэгч нь зөвхөн өндөр эрчим хүчний дохионы импульсийн зөрүүг илрүүлж чаддаг тул DPSK нь дэлхийн ойролцоох харилцаа холбооны хувьд маш сайн ажилладаг боловч эрчим хүчийг хадгалахад бэрхшээлтэй байдаг гүний орон зайд энэ нь хамгийн сайн арга биш юм. Ангараг гарагаас илгээсэн дохио нь дэлхийд ирэхэд эрчим хүчээ алдах тул LCRD нь гүн орон зайтай оптик харилцаа холбоог харуулахын тулд импульсийн фазын модуляц гэж нэрлэгддэг илүү үр дүнтэй технологийг ашиглах болно.
НАСА-гийн инженерүүд LADEE-г туршилтанд бэлддэг
2017 онд инженерүүд дулааны вакуум камерт нислэгийн модемуудыг туршиж үзсэн
"Энэ бол үндсэндээ фотоныг тоолж байна" гэж Абрахам тайлбарлав. – Харилцаа холбоонд хуваарилагдсан богино хугацааг хэд хэдэн хугацаанд хуваадаг. Мэдээлэл авахын тулд та интервал бүрт фотонууд детектортой мөргөлдсөн эсэхийг шалгах хэрэгтэй. Мэдээллийг FIM-д ингэж кодлодог." Энэ нь Морзын код шиг, гэхдээ маш хурдан. Нэг бол тодорхой агшинд гялалзах эсвэл байхгүй байх бөгөөд мессеж нь анивчсан дарааллаар кодлогдсон байдаг. "Хэдийгээр энэ нь DPSK-ээс хамаагүй удаан боловч бид Ангараг гараг хүртэл хэдэн арван эсвэл хэдэн зуун Mbps оптик харилцаа холбоог хангаж чадна" гэж Абрахам нэмж хэлэв.
Мэдээж ГБХЗХГ-ын төсөл зөвхөн энэ хоёр терминал биш. Энэ нь мөн сансарт интернетийн зангилаа болж ажиллах ёстой. Газар дээр нь гурван станц LCRD-тэй ажиллах болно: нэг нь Нью-Мексико дахь Уайт Сэндс, нэг нь Калифорни дахь Ширээ ууланд, нөгөө нь Хавайн арал эсвэл Мауид байдаг. Гол санаа нь аль нэг станцад цаг агаарын таагүй байдал үүссэн тохиолдолд газрын станцаас нөгөөд шилжих туршилт хийх явдал юм. Номлолд мөн ГБХЗХГ-ын өгөгдөл дамжуулагчийн гүйцэтгэлийг шалгах болно. Нэг станцын оптик дохиог хиймэл дагуул руу илгээж, дараа нь өөр станц руу дамжуулах болно - бүгдийг нь оптик холбоосоор дамжуулна.
Өгөгдлийг нэн даруй дамжуулах боломжгүй бол ГБХЗХГ үүнийг хадгалж, боломж гарвал шилжүүлнэ. Өгөгдөл яаралтай эсвэл самбарт хангалттай зай байхгүй тохиолдолд ГБХЗГ Ка-band антенаараа дамжуулан шууд илгээнэ. Тиймээс ирээдүйн дамжуулагч хиймэл дагуулуудын урьдал зүйл болох LCRD нь эрлийз радио-оптик систем болно. 2030-аад онд хүн төрөлхтний сансар огторгуйн судалгааг дэмжих гариг хоорондын сүлжээг бий болгохын тулд НАСА яг ийм төхөөрөмжийг Ангараг гаригийн тойрог замд байрлуулах шаардлагатай байна.
Ангараг гаригийг онлайнаар авчрах
Өнгөрсөн нэг жилийн хугацаанд Абрахамын баг сансрын гүний харилцаа холбооны ирээдүйг тодорхойлсон хоёр илтгэл бичсэн бөгөөд 2019 оны XNUMX-р сард Францад болох SpaceOps бага хуралд танилцуулах болно. Нэг нь ерөнхийдөө гүний сансрын харилцаа холбоог тайлбарласан, нөгөө нь ("") нь Улаан гариг дээрх сансрын нисгэгчдэд зориулсан интернетийн үйлчилгээ үзүүлэх чадвартай дэд бүтцийн нарийвчилсан тайлбарыг санал болгож байна.
Өгөгдөл дамжуулах хамгийн дээд хурдны тооцоолсноор татан авалтад ойролцоогоор 215 Мбит/с, байршуулахад 28 Мбит/с байна. Ангараг гаригийн интернет нь гадаргын хайгуулын талбайг хамарсан WiFi, гадаргаас дэлхий рүү өгөгдөл дамжуулах гаригийн сүлжээ, эдгээр өгөгдлийг хүлээн авч, хариу илгээх үүрэгтэй "Дэлхийн сүлжээ" гэсэн гурван сүлжээнээс бүрдэнэ. Ангараг.
“Ийм дэд бүтцийг хөгжүүлэхэд олон асуудал гардаг. Ангараг гараг хүртэл хамгийн их зайд 2,67 AU зайд ч найдвартай, тогтвортой байх ёстой. Ангараг гараг нарны ард нуугдах үед нарны дээд нийлбэрийн үед" гэж Абрахам хэлэв. Ийм нэгдэл нь хоёр жил тутамд тохиолддог бөгөөд Ангараг гарагтай харилцах харилцааг бүрэн тасалдаг. "Өнөөдөр бид үүнийг даван туулж чадахгүй. Ангараг дээр байрладаг бүх буух болон тойрог замын станцууд ердөө хоёр долоо хоногийн турш дэлхийтэй холбоо тасардаг. Оптик холболттой бол нарны холболтоос шалтгаалсан холбооны алдагдал бүр ч урт буюу 10-15 долоо хоног болно." Роботуудын хувьд ийм цоорхой нь тийм ч аймшигтай биш юм. Ийм тусгаарлалт нь тэдэнд асуудал үүсгэдэггүй, учир нь тэд уйддаггүй, ганцаардлыг мэдэрдэггүй, хайртай хүмүүстэйгээ уулзах шаардлагагүй байдаг. Харин хүмүүсийн хувьд энэ нь огт өөр.
"Тиймээс бид онолын хувьд Ангараг гарагийн гадаргуугаас дээш 17300 км-ийн өндөрт тойрог экваторын тойрог замд байрлуулсан хоёр тойрог замын дамжуулагчийг ашиглалтад оруулахыг зөвшөөрч байна" гэж Абрахам үргэлжлүүлэн хэлэв. Судалгаанаас үзэхэд тус бүр нь 1500 кг жинтэй, X-band, Ka-band, оптикийн мужид ажилладаг терминал бүхий иж бүрдэл, 20-30 кВт-ын хүчин чадалтай нарны хавтангаар тэжээгддэг байх ёстой. Тэд гариг хоорондын сүлжээнд зайлшгүй тохиолдох урт сааталыг зохицуулахад зориулагдсан TCP/IP гэсэн хоцрогдолд тэсвэртэй сүлжээний протоколыг дэмжих ёстой. Сүлжээнд оролцож буй тойрог замын станцууд нь дэлхийн гадарга дээрх сансрын нисэгчид болон тээврийн хэрэгсэл, газрын станцууд болон өөр хоорондоо харилцах боломжтой байх ёстой.
"Энэхүү хөндлөн холболт нь 250 Mbps хурдтай өгөгдөл дамжуулахад шаардагдах антенны тоог бууруулдаг учраас маш чухал юм" гэж Абрахам хэлэв. Түүний багийн тооцоолсноор тойрог замын аль нэг дамжуулагчаас 250 Мбит/с өгөгдөл хүлээн авахад 34 метрийн зургаан антен хэрэгтэй болно. Энэ нь НАСА сансрын гүний харилцаа холбооны газруудад гурван нэмэлт антен барих шаардлагатай гэсэн үг боловч тэдгээрийг барихад олон жил шаардагдах бөгөөд маш өндөр өртөгтэй байдаг. "Гэхдээ бид хоёр тойрог замын станц өгөгдлийг хуваалцаж, 125 Mbps хурдтайгаар нэгэн зэрэг илгээх боломжтой гэж бодож байна. Нэг дамжуулагч нь өгөгдлийн багцын хагасыг, нөгөө нь нөгөөг нь илгээдэг" гэж Абрахам хэлэв. Өнөөдрийг хүртэл 34 метрийн гүнд байрлах сансрын холбооны антеннууд нь дөрвөн өөр сансрын хөлгөөс нэгэн зэрэг мэдээлэл хүлээн авах боломжтой тул даалгаврыг гүйцэтгэхэд гурван антен шаардлагатай болдог. "Тэнгэрийн нэг хэсгээс 125 Mbps-ийн хоёр дамжуулалтыг хүлээн авахад нэг дамжуулалтыг хүлээн авахтай ижил тооны антен шаардагдана" гэж Абрахам тайлбарлав. "Илүү өндөр хурдтай харилцах шаардлагатай үед л илүү их антен шаардагдана."
Нарны уулзварын асуудлыг шийдэхийн тулд Абрахамын баг Нар-Ангараг/Нар-Дэлхийн тойрог замын L4/L5 цэгт дамжуулагч хиймэл дагуул хөөргөхийг санал болгов. Дараа нь холболтын үед нарны эргэн тойронд дохио илгээхийн оронд түүнийг тойрон мэдээлэл дамжуулахад ашиглаж болно. Харамсалтай нь энэ хугацаанд хурд нь 100 Kbps хүртэл буурах болно. Энгийнээр хэлэхэд энэ нь ажиллах болно, гэхдээ энэ нь муу юм.
Энэ хооронд Ангараг гараг дээрх ирээдүйн сансрын нисэгчид зулзагын зургийг авахын тулд 40 минут хүртэл саатал гарахыг тооцохгүйгээр ердөө гуравхан минут хүлээх хэрэгтэй болно. Аз болоход, хүн төрөлхтний хүсэл тэмүүлэл биднийг Улаан гарагаас ч илүү урагшлуулахаас өмнө гараг хоорондын интернет ихэнх цагаа сайн ажиллуулах болно.
Эх сурвалж: www.habr.com