“Hampir tiada tempat untuk menambah baik teknologi yang berfungsi pada frekuensi radio. Penyelesaian Mudah Tamat"
Pada 26 November 2018 jam 22:53 malam waktu Moscow, NASA berjaya sekali lagi - siasatan InSight berjaya mendarat di permukaan Marikh selepas pergerakan masuk semula, turun dan mendarat, yang kemudiannya digelar "enam setengah minit seram." Penerangan yang tepat, kerana jurutera NASA tidak dapat mengetahui dengan segera sama ada siasatan angkasa lepas berjaya mendarat di permukaan planet, disebabkan kelewatan masa dalam komunikasi antara Bumi dan Marikh, iaitu kira-kira 8,1 minit. Semasa tetingkap ini, InSight tidak boleh bergantung pada antenanya yang lebih moden dan berkuasa - semuanya bergantung pada komunikasi UHF yang lama (kaedah ini telah lama digunakan dalam segala-galanya daripada siaran TV dan walkie-talkie kepada peranti Bluetooh).
Akibatnya, data kritikal mengenai keadaan InSight telah dihantar pada gelombang radio dengan frekuensi 401,586 MHz kepada dua satelit -, WALL-E dan EVE, yang kemudiannya menghantar data pada kelajuan 8 Kbps hingga antena 70 meter yang terletak di Bumi. Cubesats dilancarkan pada roket yang sama dengan InSight, dan mereka menemaninya dalam perjalanan ke Marikh untuk memerhati pendaratan dan menghantar data pulang ke rumah dengan segera. Kapal Marikh lain yang mengorbit, seperti (MRS), berada dalam kedudukan yang tidak selesa dan pada mulanya tidak dapat memberikan pemesejan masa nyata dengan pendarat. Bukan untuk mengatakan bahawa keseluruhan pendaratan bergantung pada dua Cubesats bersaiz beg eksperimen setiap satu, tetapi MRS hanya akan dapat menghantar data daripada InSight selepas menunggu lebih lama.
Pendaratan InSight sebenarnya meletakkan keseluruhan seni bina komunikasi NASA, "Rangkaian Mars", untuk diuji. Isyarat daripada pendarat InSight, yang dihantar ke satelit yang mengorbit, akan sampai ke Bumi, walaupun satelit itu gagal. WALL-E dan EVE diperlukan untuk pemindahan maklumat segera, dan mereka melakukannya. Jika Cubsat ini tidak berfungsi atas sebab tertentu, MRS bersedia untuk memainkan peranan mereka. Setiap daripada mereka bertindak sebagai nod pada rangkaian seperti Internet, menghalakan paket data melalui terminal berbeza yang terdiri daripada peralatan berbeza. Hari ini, yang paling cekap daripada mereka ialah MRS, yang mampu menghantar data pada kelajuan sehingga 6 Mbps (dan ini adalah rekod semasa untuk misi antara planet). Walau bagaimanapun, NASA terpaksa beroperasi pada kelajuan yang lebih perlahan pada masa lalu - dan memerlukan pemindahan data yang lebih pantas pada masa hadapan.
Seperti ISP anda, NASA membenarkan pengguna Internet untuk komunikasi dengan kapal angkasa dalam masa nyata.
Rangkaian Angkasa Dalam
Dengan kehadiran NASA yang semakin meningkat di angkasa, sistem komunikasi yang lebih baik sentiasa muncul, meliputi lebih banyak ruang: pertama ia adalah orbit Bumi yang rendah, kemudian orbit geosynchronous dan Bulan, dan tidak lama kemudian komunikasi pergi lebih dalam ke angkasa. Semuanya bermula dengan radio pegang tangan mentah yang menggunakan pangkalan tentera AS di Nigeria, Singapura, dan California untuk menerima telemetri daripada Explorer 1, satelit pertama yang berjaya dilancarkan oleh Amerika pada tahun 1958. Perlahan tetapi pasti, asas ini telah berkembang menjadi sistem pemesejan termaju hari ini.
Douglas Abraham, ketua peramal strategik dan sistem di Direktorat Rangkaian Antara Planet NASA, menyerlahkan tiga rangkaian yang dibangunkan secara bebas untuk pemesejan di angkasa. Rangkaian Near Earth beroperasi dengan kapal angkasa di orbit Bumi rendah. "Ia adalah satu set antena, kebanyakannya 9m hingga 12m. Terdapat beberapa yang besar, 15m hingga 18m," kata Abraham. Kemudian, di atas orbit geosynchronous Bumi, terdapat beberapa satelit pengesanan dan data (TDRS). "Mereka boleh melihat ke bawah pada satelit di orbit Bumi rendah dan berkomunikasi dengan mereka, dan kemudian menghantar maklumat ini melalui TDRS ke tanah," jelas Abraham. "Sistem penghantaran data satelit ini dipanggil rangkaian angkasa NASA."
Tetapi TDRS pun tidak mencukupi untuk berkomunikasi dengan kapal angkasa yang jauh melepasi orbit Bulan ke planet lain. “Jadi kami terpaksa mencipta rangkaian yang meliputi keseluruhan sistem suria. Dan ini ialah Rangkaian Angkasa Dalam, DSN,” kata Abraham. Rangkaian Marikh ialah lanjutan .
Memandangkan tahap dan rancangan, DSN adalah sistem yang paling kompleks yang disenaraikan. Sebenarnya, ini adalah satu set antena besar, dari diameter 34 hingga 70 m. Setiap satu daripada tiga tapak DSN mempunyai beberapa antena 34m dan satu antena 70m. Satu tapak terletak di Goldstone (California), satu lagi berhampiran Madrid (Sepanyol), dan yang ketiga di Canberra (Australia). Tapak ini terletak kira-kira 120 darjah di seluruh dunia, dan menyediakan liputan XNUMX/XNUMX untuk semua kapal angkasa di luar orbit geosynchronous.
Antena 34m ialah peralatan teras DSN dan terdapat dalam dua jenis: antena kecekapan tinggi lama dan antena pandu gelombang yang agak baharu. Perbezaannya ialah antena pandu gelombang mempunyai lima cermin RF tepat yang memantulkan isyarat ke bawah paip ke bilik kawalan bawah tanah, di mana elektronik yang menganalisis isyarat tersebut lebih dilindungi daripada semua sumber gangguan. Antena 34 meter, berfungsi secara individu atau dalam kumpulan 2-3 hidangan, boleh memberikan kebanyakan komunikasi yang diperlukan oleh NASA. Tetapi untuk kes khas di mana jarak menjadi terlalu jauh untuk walaupun beberapa antena 34m, pengurusan DSN menggunakan raksasa 70m.
"Mereka memainkan peranan penting dalam beberapa kes," kata Abraham mengenai antena besar. Yang pertama ialah apabila kapal angkasa berada jauh dari Bumi sehingga mustahil untuk mewujudkan komunikasi dengannya menggunakan hidangan yang lebih kecil. "Contoh yang baik ialah misi New Horizons, yang telah terbang jauh melepasi Pluto, atau kapal angkasa Voyager, yang berada di luar sistem suria. Hanya antena 70 meter yang dapat melaluinya dan menghantar data mereka ke Bumi, "jelas Abraham.
Piring 70 meter juga digunakan apabila kapal angkasa tidak dapat mengendalikan antena penggalak, sama ada disebabkan situasi kritikal yang dirancang seperti kemasukan orbit, atau kerana sesuatu yang tidak kena. Antena 70 meter, sebagai contoh, digunakan untuk mengembalikan Apollo 13 ke Bumi dengan selamat. Dia juga menerima pakai baris terkenal Neil Armstrong, "Langkah kecil untuk manusia, langkah gergasi untuk manusia." Dan sehingga hari ini, DSN kekal sebagai sistem komunikasi yang paling maju dan sensitif di dunia. “Tetapi atas banyak sebab, ia telah mencapai hadnya,” amaran Abraham. “Hampir tiada tempat untuk menambah baik teknologi yang berfungsi pada frekuensi radio. Penyelesaian mudah semakin hampir."
Tiga stesen bumi dengan jarak 120 darjah
Plat DSN di Canberra
Kompleks DSN di Madrid
DSN di Goldstone
Bilik kawalan di Makmal Jet Propulsion
Radio dan apa yang datang selepasnya
Cerita ni bukan baru. Sejarah komunikasi ruang dalam terdiri daripada perjuangan berterusan untuk meningkatkan frekuensi dan memendekkan panjang gelombang. Explorer 1 menggunakan frekuensi 108 MHz. NASA kemudiannya memperkenalkan antena yang lebih besar dan lebih baik yang menyokong frekuensi dari jalur L, dari 1 hingga 2 GHz. Kemudian datang giliran jalur S, dengan frekuensi dari 2 hingga 4 GHz, dan kemudian agensi itu beralih ke jalur X, dengan frekuensi 7-11,2 GHz.
Hari ini, sistem komunikasi angkasa sekali lagi mengalami perubahan - kini mereka beralih ke jalur 26-40 GHz, Ka-band. "Sebab trend ini ialah semakin pendek panjang gelombang dan semakin tinggi frekuensinya, semakin banyak kadar data yang anda boleh perolehi," kata Abraham.
Terdapat sebab untuk optimis, memandangkan dari segi sejarah kelajuan pembangunan komunikasi di NASA agak tinggi. Kertas penyelidikan 2014 daripada Makmal Penggerak Jet memetik data pemprosesan berikut sebagai perbandingan: jika kami menggunakan teknologi komunikasi Explorer 1 untuk memindahkan foto iPhone biasa dari Musytari ke Bumi, ia akan mengambil masa 460 kali lebih lama daripada Universe zaman sekarang. Perintis 2 dan 4 dari 1960-an akan mengambil masa 633 tahun. Mariner 000 dari 9 akan melakukannya dalam 1971 jam. Hari ini MPC akan mengambil masa tiga minit.
Satu-satunya masalah, tentu saja, ialah jumlah data yang diterima oleh kapal angkasa berkembang sama cepat, jika tidak lebih cepat daripada pertumbuhan dalam keupayaan penghantaran. Lebih 40 tahun beroperasi, Voyagers 1 dan 2 menghasilkan 5 TB maklumat. Satelit Sains Bumi NISAR, yang dijadualkan untuk dilancarkan pada 2020, akan menghasilkan 85 TB data sebulan. Dan jika satelit Bumi cukup mampu melakukan ini, memindahkan jumlah data sedemikian antara planet adalah cerita yang sama sekali berbeza. Malah MRS yang agak pantas akan menghantar 85 TB data ke Bumi selama 20 tahun.
“Anggaran kadar pemindahan data untuk penerokaan Marikh pada akhir 2020-an dan awal 2030-an ialah 150 Mbps atau lebih tinggi, jadi mari kita buat pengiraan,” kata Abraham. – Jika kapal angkasa kelas MPC pada jarak maksimum dari kita ke Marikh boleh menghantar kira-kira 1 Mbps ke antena 70 meter di Bumi, maka susunan antena 150 150 meter diperlukan untuk mewujudkan komunikasi pada kelajuan 70 Mbps . Ya, sudah tentu, kita boleh menghasilkan cara bijak untuk mengurangkan sedikit jumlah yang tidak masuk akal ini, tetapi masalahnya jelas wujud: mengatur komunikasi antara planet pada kelajuan 150 Mbps adalah amat sukar. Di samping itu, kami kehabisan spektrum frekuensi yang dibenarkan."
Seperti yang ditunjukkan oleh Abraham, beroperasi pada jalur S atau X, satu misi dengan kapasiti 25 Mbps akan menduduki keseluruhan spektrum yang tersedia. Terdapat lebih banyak ruang dalam Ka-band, tetapi hanya dua satelit Marikh dengan lebar jalur 150 Mbps akan menduduki keseluruhan spektrum. Ringkasnya, internet antara planet memerlukan lebih daripada sekadar radio untuk beroperasi – ia akan bergantung pada laser.
Kemunculan komunikasi optik
Laser terdengar futuristik, tetapi idea komunikasi optik boleh dikesan kembali kepada paten yang difailkan oleh Alexander Graham Bell pada tahun 1880-an. Bell membangunkan sistem di mana cahaya matahari, difokuskan kepada rasuk yang sangat sempit, diarahkan ke diafragma reflektif yang bergetar akibat bunyi. Getaran menyebabkan variasi dalam cahaya yang melalui kanta ke dalam pengesan foto mentah. Perubahan dalam rintangan pengesan foto mengubah arus yang mengalir melalui telefon.
Sistem ini tidak stabil, volumnya sangat rendah, dan Bell akhirnya meninggalkan idea ini. Tetapi hampir 100 tahun kemudian, berbekalkan laser dan gentian optik, jurutera NASA kembali kepada konsep lama itu.
"Kami menyedari batasan sistem RF, jadi pada akhir 1970-an, awal 1980-an, JPL mula membincangkan kemungkinan menghantar mesej dari angkasa lepas menggunakan laser angkasa," kata Abraham. Untuk lebih memahami perkara yang boleh dan tidak boleh dilakukan dalam komunikasi optik angkasa dalam, makmal itu menugaskan kajian selama empat tahun, Sistem Satelit Geganti Angkasa Dalam (DSRSS), pada akhir 1980-an. Kajian itu sepatutnya menjawab soalan kritikal: bagaimana pula dengan masalah cuaca dan penglihatan (lagipun, gelombang radio boleh dengan mudah melalui awan, manakala laser tidak boleh)? Bagaimana jika sudut probe Matahari-Bumi menjadi terlalu tajam? Adakah pengesan di Bumi membezakan isyarat optik yang lemah daripada cahaya matahari? Dan akhirnya, berapakah kos semua ini dan adakah ia berbaloi? “Kami masih mencari jawapan kepada soalan-soalan ini,” akui Abraham. "Bagaimanapun, maklum balas semakin mengesahkan kemungkinan penghantaran data optik."
DSRSS mencadangkan bahawa satu titik di atas atmosfera Bumi paling sesuai untuk komunikasi optik dan radio. Didakwa bahawa sistem komunikasi optik yang dipasang di stesen orbit akan berfungsi lebih baik daripada mana-mana seni bina darat, termasuk antena 70 meter yang ikonik. Ia sepatutnya menggunakan hidangan 10 meter di orbit berhampiran Bumi, dan kemudian menaikkannya kepada geosynchronous. Walau bagaimanapun, kos sistem sedemikian - yang terdiri daripada satelit dengan hidangan, roket pelancar dan lima terminal pengguna - adalah mahal. Selain itu, kajian itu tidak termasuk kos sistem tambahan yang diperlukan, yang akan mula beroperasi sekiranya berlaku kegagalan satelit.
Oleh kerana sistem ini, Makmal mula melihat seni bina tanah yang diterangkan dalam Kajian Teknologi Lanjutan Berasaskan Tanah (GBATS) yang dijalankan di Makmal pada masa yang sama dengan DRSS. Orang yang bekerja di GBATS mengemukakan dua cadangan alternatif. Yang pertama ialah pemasangan enam stesen dengan antena 10 meter dan antena ganti meter, terletak 60 darjah di antara satu sama lain di sekitar khatulistiwa. Stesen terpaksa dibina di puncak gunung, di mana sekurang-kurangnya 66% hari dalam setahun adalah cerah. Oleh itu, 2-3 stesen akan sentiasa kelihatan kepada mana-mana kapal angkasa, dan mereka akan mempunyai cuaca yang berbeza. Pilihan kedua ialah sembilan stesen, dikumpulkan dalam kumpulan tiga, dan terletak 120 darjah antara satu sama lain. Stesen dalam setiap kumpulan hendaklah terletak sejauh 200 km supaya ia berada dalam barisan penglihatan, tetapi dalam sel cuaca yang berbeza.
Kedua-dua seni bina GBATS lebih murah daripada pendekatan ruang, tetapi mereka juga menghadapi masalah. Pertama, kerana isyarat perlu melalui atmosfera Bumi, penerimaan siang hari akan lebih buruk daripada penerimaan malam kerana langit yang diterangi. Walaupun susunan yang bijak, stesen optik berasaskan darat akan bergantung pada cuaca. Kapal angkasa yang menyasarkan laser ke stesen tanah akhirnya perlu menyesuaikan diri dengan keadaan cuaca buruk dan mewujudkan semula komunikasi dengan stesen lain yang tidak dikaburkan oleh awan.
Walau bagaimanapun, tanpa mengira masalah, projek DSRSS dan GBATS meletakkan asas teori untuk sistem optik ruang dalam dan perkembangan moden jurutera di NASA. Ia kekal hanya untuk membina sistem sedemikian dan menunjukkan prestasinya. Nasib baik, itu hanya beberapa bulan lagi.
Pelaksanaan projek
Pada masa itu, penghantaran data optik di angkasa telah pun berlaku. Ujian pertama dilakukan pada tahun 1992 apabila probe Galileo sedang menuju ke Musytari dan membelokkan kamera resolusi tingginya ke arah Bumi untuk berjaya menerima satu set denyutan laser daripada Teleskop Balai Cerap Gunung Meja 60 cm dan Teleskop Optik Starfire 1,5 m USAF. Julat. di New Mexico. Pada masa itu, Galileo berada 1,4 juta km dari Bumi, tetapi kedua-dua pancaran laser mengenai kameranya.
Agensi Angkasa Jepun dan Eropah juga telah dapat mewujudkan komunikasi optik antara stesen bumi dan satelit di orbit Bumi. Mereka kemudian dapat mewujudkan sambungan 50 Mbps antara kedua-dua satelit. Beberapa tahun yang lalu, pasukan Jerman mewujudkan pautan optik dua arah koheren 5,6 Gbps antara satelit NFIRE di orbit Bumi dan stesen bumi di Tenerife, Sepanyol. Tetapi semua kes ini dikaitkan dengan orbit dekat Bumi.
Pautan optik pertama yang menghubungkan stesen bumi dan kapal angkasa di orbit mengelilingi planet lain dalam sistem suria telah dipasang pada Januari 2013. Imej hitam dan putih 152 x 200 piksel Mona Lisa telah dihantar dari Stesen Julat Laser Satelit Generasi Seterusnya di Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA kepada Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) pada 300 bps. Komunikasi adalah sehala. LRO menghantar semula imej yang diterima dari Bumi melalui radio konvensional. Imej itu memerlukan sedikit pembetulan ralat perisian, tetapi walaupun tanpa pengekodan ini, ia mudah dikenali. Dan pada masa itu, pelancaran sistem yang lebih berkuasa ke Bulan telah pun dirancang.
Daripada projek Lunar Reconnaissance Orbiter pada 2013: Untuk membersihkan ralat penghantaran yang diperkenalkan oleh atmosfera Bumi (kiri), saintis di Pusat Penerbangan Angkasa Goddard menggunakan pembetulan ralat Reed-Solomon (kanan), yang banyak digunakan dalam CD dan DVD. Ralat biasa termasuk piksel yang hilang (putih) dan isyarat palsu (hitam). Bar putih menunjukkan jeda sedikit dalam penghantaran.
«» (LADEE) memasuki orbit bulan pada 6 Oktober 2013, dan hanya seminggu kemudian melancarkan laser berdenyutnya untuk penghantaran data. Kali ini, NASA cuba mengatur komunikasi dua hala pada kelajuan 20 Mbps ke arah itu dan rekod kelajuan 622 Mbps ke arah bertentangan. Satu-satunya masalah ialah jangka hayat misi yang singkat. LRO komunikasi optik berfungsi selama beberapa minit sahaja. LADEE berkomunikasi dengan lasernya selama 16 jam selama 30 hari. Keadaan ini sepatutnya berubah apabila Satelit Demonstrasi Komunikasi Laser (LCRD) dilancarkan, dijadualkan pada Jun 2019. Tugasnya adalah untuk menunjukkan cara sistem komunikasi masa depan di angkasa akan berfungsi.
LCRD sedang dibangunkan di Makmal Propulsion Jet NASA dengan kerjasama Makmal Lincoln di MIT. Ia akan mempunyai dua terminal optik: satu untuk komunikasi di orbit Bumi rendah, satu lagi untuk ruang dalam. Yang pertama perlu menggunakan kekunci anjakan fasa pembezaan (DPSK). Pemancar akan menghantar denyutan laser pada frekuensi 2,88 GHz. Menggunakan teknologi ini, setiap bit akan dikodkan oleh perbezaan fasa denyutan berturut-turut. Ia akan dapat beroperasi pada 2,88 Gbps, tetapi ia akan memerlukan banyak kuasa. Pengesan hanya mampu mengesan perbezaan nadi dalam isyarat tenaga tinggi, jadi DPSK berfungsi hebat dengan komunikasi berhampiran Bumi, tetapi ia bukan kaedah terbaik untuk ruang dalam, di mana penyimpanan tenaga bermasalah. Isyarat yang dihantar dari Marikh akan kehilangan tenaga sebelum ia sampai ke Bumi, jadi LCRD akan menggunakan teknologi yang lebih cekap, modulasi fasa nadi, untuk menunjukkan komunikasi optik dengan ruang dalam.
Jurutera NASA menyediakan LADEE untuk ujian
Pada 2017, jurutera menguji modem penerbangan dalam ruang vakum terma
"Pada asasnya, ia mengira foton," jelas Abraham. – Tempoh pendek yang diperuntukkan untuk komunikasi dibahagikan kepada beberapa segmen masa. Untuk mendapatkan data, anda hanya perlu menyemak sama ada foton pada setiap celah berlanggar dengan pengesan. Beginilah cara data dikodkan dalam FIM.” Ia seperti kod Morse, hanya pada kelajuan yang sangat pantas. Sama ada terdapat denyar pada saat tertentu, atau tiada, dan mesej dikodkan oleh urutan denyar. "Walaupun ini jauh lebih perlahan daripada DPSK, kami masih boleh mewujudkan komunikasi optik pada kelajuan puluhan atau ratusan Mbps sejauh Marikh," tambah Abraham.
Sudah tentu, projek LCRD bukan sahaja mengenai dua terminal ini. Ia juga harus berfungsi sebagai nod Internet di angkasa. Di darat, akan ada tiga stesen yang mengendalikan LCRD: satu di White Sands di New Mexico, satu di Table Mountain di California dan satu di pulau Hawaii atau Maui. Ideanya adalah untuk menguji pertukaran dari satu stesen tanah ke stesen lain sekiranya berlaku cuaca buruk di salah satu stesen. Misi ini juga akan menguji operasi LCRD sebagai pemancar data. Isyarat optik dari salah satu stesen akan pergi ke satelit dan kemudian dihantar ke stesen lain - dan semua ini melalui komunikasi optik.
Jika tidak mungkin untuk memindahkan data dengan segera, LCRD akan menyimpannya dan memindahkannya apabila boleh. Jika data itu mendesak, atau ruang storan tidak mencukupi di atas kapal, LCRD akan menghantarnya serta-merta melalui antena Ka-bandnya. Jadi, pelopor kepada satelit pemancar masa depan, LCRD akan menjadi sistem radio-optik hibrid. Ini adalah jenis unit yang NASA perlu letakkan di orbit sekitar Marikh untuk mengatur rangkaian antara planet yang menyokong penerokaan manusia di angkasa lepas pada tahun 2030-an.
Membawa Marikh dalam talian
Sepanjang tahun lalu, pasukan Abraham telah menulis dua kertas kerja yang menerangkan masa depan komunikasi angkasa lepas, yang akan dibentangkan pada persidangan SpaceOps di Perancis pada Mei 2019. Satu menerangkan komunikasi angkasa lepas secara umum, satu lagi (““) menawarkan penerangan terperinci tentang infrastruktur yang mampu menyediakan perkhidmatan seperti Internet untuk angkasawan di Planet Merah.
Kadar purata data puncak dianggarkan pada 215 Mbps untuk muat turun dan 28 Mbps untuk muat naik. Internet Marikh akan terdiri daripada tiga rangkaian: WiFi meliputi kawasan penyelidikan di permukaan, rangkaian planet yang menghantar data dari permukaan ke Bumi dan rangkaian terestrial, rangkaian komunikasi angkasa lepas dengan tiga tapak yang bertanggungjawab untuk menerima data ini dan menghantar respons kembali ke Marikh.
“Apabila membangunkan infrastruktur sedemikian, terdapat banyak masalah. Ia mestilah boleh dipercayai dan stabil, walaupun pada jarak maksimum ke Marikh 2,67 AU. semasa tempoh konjungsi suria yang unggul, apabila Marikh bersembunyi di sebalik Matahari,” kata Abraham. Konjungsi sedemikian berlaku setiap dua tahun dan memutuskan sepenuhnya komunikasi dengan Marikh. “Hari ini kita tidak dapat menanganinya. Semua stesen pendaratan dan orbit yang berada di Marikh hanya kehilangan hubungan dengan Bumi selama kira-kira dua minggu. Dengan komunikasi optik, kehilangan komunikasi akibat sambungan solar akan menjadi lebih lama, 10 hingga 15 minggu. Bagi robot, jurang sedemikian tidak begitu menakutkan. Pengasingan sedemikian tidak menyebabkan mereka masalah, kerana mereka tidak bosan, tidak mengalami kesepian, mereka tidak perlu melihat orang yang mereka sayangi. Tetapi bagi manusia, ia tidak seperti itu sama sekali.
"Oleh itu, secara teorinya kami membenarkan pentauliahan dua pemancar orbit diletakkan di orbit khatulistiwa bulat 17300 km di atas permukaan Marikh," sambung Abraham. Menurut kajian itu, mereka harus mempunyai berat 1500 kg setiap satu, membawa satu set terminal yang beroperasi dalam jalur X, Ka-band, dan jalur optik, dan dikuasakan oleh panel solar dengan kapasiti 20-30 kW. Mereka mesti menyokong Protokol Rangkaian Bertolak ansur Kelewatan—pada asasnya TCP/IP, direka untuk menangani kelewatan tinggi yang pasti akan dialami oleh rangkaian antara planet. Stesen orbit yang mengambil bahagian dalam rangkaian mesti dapat berkomunikasi dengan angkasawan dan kenderaan di permukaan planet, dengan stesen darat dan antara satu sama lain.
"Cakap silang ini sangat penting kerana ia mengurangkan bilangan antena yang diperlukan untuk menghantar data pada 250 Mbps," kata Abraham. Pasukannya menganggarkan bahawa susunan enam antena 250 meter diperlukan untuk menerima data 34 Mbps daripada salah satu pemancar yang mengorbit. Ini bermakna NASA perlu membina tiga antena tambahan di tapak komunikasi angkasa lepas, tetapi ini mengambil masa bertahun-tahun untuk dibina dan sangat mahal. "Tetapi kami berpendapat bahawa dua stesen orbit boleh berkongsi data antara mereka sendiri dan menghantarnya pada masa yang sama pada kelajuan 125 Mbps, di mana satu pemancar akan menghantar separuh daripada paket data dan satu lagi akan menghantar yang lain," kata Abraham . Malah pada hari ini, antena komunikasi angkasa lepas sedalam 34 meter boleh menerima data secara serentak daripada empat kapal angkasa yang berbeza sekaligus, menyebabkan keperluan untuk tiga antena untuk menyelesaikan tugas. "Ia memerlukan bilangan antena yang sama untuk menerima dua penghantaran 125 Mbps dari kawasan langit yang sama seperti yang diperlukan untuk menerima satu penghantaran," jelas Abraham. "Lebih banyak antena diperlukan hanya jika anda perlu berkomunikasi pada kelajuan yang lebih tinggi."
Untuk menangani masalah ketersambungan suria, pasukan Abraham mencadangkan pelancaran satelit pemancar ke titik L4/L5 orbit Matahari-Marikh/Sun-Earth. Kemudian, semasa tempoh sambungan, ia boleh digunakan untuk menghantar data di sekeliling Matahari, bukannya menghantar isyarat melaluinya. Malangnya, dalam tempoh ini, kelajuan akan menurun kepada 100 Kbps. Ringkasnya, ia akan berfungsi, tetapi menyebalkan.
Sementara itu, bakal angkasawan di Marikh perlu menunggu lebih tiga minit untuk menerima gambar anak kucing, tidak mengira kelewatan yang boleh mencapai sehingga 40 minit. Nasib baik, pada masa cita-cita manusia mendorong kita lebih jauh daripada Planet Merah, internet antara planet akan berfungsi dengan baik pada kebanyakan masa.
Sumber: www.habr.com