Chemarea în spațiul adânc: cum NASA accelerează comunicarea interplanetară

„Aproape nu există unde să îmbunătățim tehnologia care funcționează la frecvențe radio. Soluțiile ușoare se termină"

Pe 26 noiembrie 2018, la 22:53, ora Moscovei, NASA a reușit din nou - sonda InSight a aterizat cu succes pe suprafața lui Marte după manevre de reintrare, coborâre și aterizare, care au fost ulterior denumite „șase minute și jumătate de groază”. O descriere potrivită, deoarece inginerii NASA nu au putut ști imediat dacă sonda spațială a aterizat cu succes pe suprafața planetei, din cauza întârzierii în timp a comunicațiilor dintre Pământ și Marte, care a fost de aproximativ 8,1 minute. În această fereastră, InSight nu s-a putut baza pe antenele sale mai moderne și mai puternice - totul depindea de comunicațiile UHF de modă veche (această metodă a fost folosită de mult timp în orice, de la transmisiuni TV și walkie-talkie până la dispozitive Bluetooth).

Ca urmare, date critice privind starea InSight au fost transmise pe unde radio cu o frecvență de 401,586 MHz către doi sateliți -Cubsata, WALL-E și EVE, care apoi transmiteau date cu o viteză de 8 Kbps către antene de 70 de metri situate pe Pământ. Cubesats-urile au fost lansate pe aceeași rachetă ca și InSight și l-au însoțit în călătoria sa către Marte pentru a observa aterizarea și a transmite date imediat înapoi acasă. Alte nave marțiane care orbitează, cum ar fi Satelitul de recunoaștere marțian (MRS), se aflau într-o poziție inconfortabilă și nu puteau furniza la început mesaje în timp real cu aterizatorul. Ca să nu spun că întreaga aterizare depindea de două Cubesat experimentale de mărimea unei valize fiecare, dar MRS ar putea transmite date de la InSight doar după o așteptare și mai lungă.

Aterizarea InSight a pus de fapt la încercare întreaga arhitectură de comunicații a NASA, „rețeaua Marte”. Semnalul de la aterizatorul InSight, transmis către sateliții care orbitează, ar fi ajuns oricum pe Pământ, chiar dacă sateliții ar fi eșuat. WALL-E și EVE au fost necesare pentru transferul instantaneu de informații și au făcut-o. Dacă acești Cubsats nu au funcționat dintr-un motiv oarecare, MRS era gata să-și joace rolul. Fiecare dintre ele a acționat ca un nod într-o rețea asemănătoare Internetului, direcționând pachetele de date prin diferite terminale formate din echipamente diferite. Astăzi, cel mai eficient dintre ele este MRS, capabil să transmită date la viteze de până la 6 Mbps (și acesta este recordul actual pentru misiunile interplanetare). Cu toate acestea, NASA a trebuit să opereze la viteze mult mai mici în trecut - și va avea nevoie de transfer de date mult mai rapid în viitor.

Chemarea în spațiul adânc: cum NASA accelerează comunicarea interplanetară
La fel ca ISP-ul dvs., NASA le permite utilizatorilor de Internet Check out comunicare cu navele spațiale în timp real.

Rețeaua de spațiu adânc

Odată cu prezența tot mai mare a NASA în spațiu, apar în mod constant sisteme de comunicații îmbunătățite, care acoperă tot mai mult spațiu: mai întâi a fost orbita joasă a Pământului, apoi orbita geosincronă și Luna, iar în curând comunicațiile au mers mai adânc în spațiu. Totul a început cu un radio portabil brut care a folosit bazele militare americane din Nigeria, Singapore și California pentru a primi telemetria de la Explorer 1, primul satelit lansat cu succes de americani în 1958. Încet, dar sigur, această bază a evoluat în sistemele avansate de mesagerie de astăzi.

Douglas Abraham, șeful departamentului de prognoză strategică și de sisteme la Direcția rețelei interplanetare a NASA, evidențiază trei rețele dezvoltate independent pentru mesageria în spațiu. Near Earth Network operează cu nave spațiale pe orbită joasă a Pământului. "Este un set de antene, mai ales de la 9 m până la 12 m. Sunt câteva mari, de la 15 m până la 18 m", spune Abraham. Apoi, deasupra orbitei geosincrone a Pământului, există mai mulți sateliți de urmărire și date (TDRS). „Ei pot privi în jos sateliții aflați pe orbita joasă a Pământului și pot comunica cu ei, apoi pot transmite aceste informații la sol prin TDRS”, explică Abraham. „Acest sistem de transmisie de date prin satelit se numește rețea spațială NASA.”

Dar nici măcar TDRS nu a fost suficient pentru a comunica cu o navă spațială care a depășit cu mult orbita Lunii către alte planete. „Așa că a trebuit să creăm o rețea care să acopere întregul sistem solar. Și aceasta este Deep Space Network, DSN”, spune Abraham. Rețeaua marțiană este o extensie dsn.

Având în vedere amploarea și planurile, DSN este cel mai complex dintre sistemele enumerate. De fapt, acesta este un set de antene mari, de la 34 la 70 m în diametru. Fiecare dintre cele trei site-uri DSN are mai multe antene de 34 m și o antenă de 70 m. Un site este situat în Goldstone (California), altul în apropiere de Madrid (Spania) și al treilea în Canberra (Australia). Aceste site-uri sunt situate la aproximativ 120 de grade unul de celălalt pe tot globul și oferă acoperire XNUMX/XNUMX pentru toate navele spațiale din afara orbitei geosincrone.

Antenele de 34 m sunt echipamentele de bază ale DSN și vin în două variante: antene vechi de înaltă eficiență și antene cu ghid de undă relativ noi. Diferența este că antena ghidului de undă are cinci oglinzi RF precise care reflectă semnalele pe o conductă către o cameră de control subterană, unde electronicele care analizează acele semnale sunt mai bine protejate de toate sursele de interferență. Antenele de 34 de metri, care funcționează individual sau în grupuri de 2-3 antene, pot asigura cea mai mare parte a comunicațiilor necesare NASA. Dar pentru cazurile speciale în care distanțele devin prea mari chiar și pentru câteva antene de 34 m, managementul DSN folosește monștri de 70 m.

„Ele joacă un rol important în mai multe cazuri”, spune Abraham despre antenele mari. Primul este atunci când nava spațială este atât de departe de Pământ încât va fi imposibil să se stabilească comunicarea cu ea folosind o antenă mai mică. „Exemple bune ar fi misiunea New Horizons, care a zburat deja mult dincolo de Pluto, sau sonda spațială Voyager, care se află în afara sistemului solar. Doar antenele de 70 de metri sunt capabile să ajungă la ei și să le livreze datele pe Pământ”, explică Abraham.

Antrenele de 70 de metri sunt folosite și atunci când nava spațială nu poate opera antena de amplificare, fie din cauza unei situații critice planificate, cum ar fi o intrare orbitală, fie pentru că ceva nu merge foarte bine. Antena de 70 de metri, de exemplu, a fost folosită pentru a returna în siguranță Apollo 13 pe Pământ. Ea a adoptat, de asemenea, celebrul vers al lui Neil Armstrong, „Un pas mic pentru om, un pas gigant pentru omenire”. Și chiar și astăzi, DSN rămâne cel mai avansat și mai sensibil sistem de comunicații din lume. „Dar din multe motive, a atins deja limita”, avertizează Avraam. „Nu există aproape niciunde unde să se îmbunătățească tehnologia care funcționează la frecvențe radio. Soluțiile simple se epuizează.”

Chemarea în spațiul adânc: cum NASA accelerează comunicarea interplanetară
Trei stații la sol la 120 de grade una de cealaltă

Chemarea în spațiul adânc: cum NASA accelerează comunicarea interplanetară
Plăci DSN în Canberra

Chemarea în spațiul adânc: cum NASA accelerează comunicarea interplanetară
Complexul DSN din Madrid

Chemarea în spațiul adânc: cum NASA accelerează comunicarea interplanetară
DSN în Goldstone

Chemarea în spațiul adânc: cum NASA accelerează comunicarea interplanetară
Sala de control la Laboratorul de propulsie cu reacție

Radioul și ce urmează după el

Această poveste nu este nouă. Istoria comunicațiilor în spațiul profund constă într-o luptă constantă pentru a crește frecvențele și a scurta lungimile de undă. Explorer 1 a folosit frecvențe de 108 MHz. NASA a introdus apoi antene mai mari, mai bine câștigate, care suportau frecvențe din banda L, de la 1 la 2 GHz. Apoi a venit rândul benzii S, cu frecvențe de la 2 la 4 GHz, iar apoi agenția a trecut la banda X, cu frecvențe de 7-11,2 GHz.

Astăzi, sistemele de comunicații spațiale suferă din nou modificări - acum trec în banda de 26-40 GHz, banda Ka. „Motivul acestei tendințe este că, cu cât lungimile de undă sunt mai scurte și frecvențele sunt mai mari, cu atât puteți obține mai multe rate de date”, spune Abraham.

Există motive de optimism, având în vedere că din punct de vedere istoric viteza de dezvoltare a comunicațiilor la NASA a fost destul de mare. O lucrare de cercetare din 2014 de la Jet Propulsion Laboratory citează următoarele date de debit pentru comparație: Dacă am folosi tehnologiile de comunicații ale Explorer 1 pentru a transfera o fotografie tipică iPhone de la Jupiter pe Pământ, ar dura de 460 de ori mai mult decât epoca actuală a Universului. Pionierii 2 și 4 din anii 1960 ar fi durat 633 de ani. Mariner 000 din 9 ar fi făcut-o în 1971 de ore. Astăzi, MPC-ului va dura trei minute.

Singura problemă, desigur, este că cantitatea de date primite de nave spațiale crește la fel de rapid, dacă nu mai rapid decât creșterea capacităților de transmisie. Peste 40 de ani de funcționare, Voyagers 1 și 2 au produs 5 TB de informații. Satelitul NISAR Earth Science, programat pentru lansare în 2020, va produce 85 TB de date pe lună. Și dacă sateliții Pământului sunt destul de capabili să facă acest lucru, transferul unui astfel de volum de date între planete este o cu totul altă poveste. Chiar și un MRS relativ rapid va transmite 85 TB de date pe Pământ timp de 20 de ani.

„Ratele estimate de transfer de date pentru explorarea lui Marte la sfârșitul anilor 2020 și începutul anilor 2030 vor fi de 150 Mbps sau mai mult, așa că haideți să facem calculul”, spune Abraham. – Dacă o navă spațială de clasă MPC la distanța maximă de la noi până la Marte poate trimite aproximativ 1 Mbps la o antenă de 70 de metri pe Pământ, atunci ar fi necesară o matrice de 150 de antene de 150 de metri pentru a stabili comunicația la o viteză de 70 Mbps . Da, desigur, putem veni cu modalități inteligente de a reduce puțin această sumă absurdă, dar problema există evident: organizarea comunicării interplanetare la o viteză de 150 Mbps este extrem de dificilă. În plus, rămânem fără spectrul de frecvențe permise.”

După cum demonstrează Abraham, operând pe banda S sau X, o singură misiune cu o capacitate de 25 Mbps va ocupa întregul spectru disponibil. Există mai mult spațiu în banda Ka, dar doar doi sateliți ai lui Marte cu o lățime de bandă de 150 Mbps vor ocupa întregul spectru. Mai simplu spus, internetul interplanetar va necesita mai mult decât doar radio pentru a funcționa - se va baza pe lasere.

Apariția comunicațiilor optice

Laserele sună futurist, dar ideea comunicațiilor optice poate fi urmărită până la un brevet depus de Alexander Graham Bell în anii 1880. Bell a dezvoltat un sistem în care lumina soarelui, concentrată către un fascicul foarte îngust, era direcționată către o diafragmă reflectorizantă care vibra din cauza sunetelor. Vibrațiile au cauzat variații ale luminii care trece prin lentilă în fotodetectorul brut. Modificările rezistenței fotodetectorului au schimbat curentul care trece prin telefon.

Sistemul era instabil, volumul era foarte scăzut, iar Bell a abandonat în cele din urmă această idee. Dar aproape 100 de ani mai târziu, înarmați cu lasere și fibră optică, inginerii NASA au revenit la acel vechi concept.

„Știam despre limitările sistemelor de radiofrecvență, așa că la sfârșitul anilor 1970, începutul anilor 1980, la Jet Propulsion Laboratory, au început să discute despre posibilitatea de a transmite mesaje din spațiul adânc folosind lasere spațiale”, a spus Abraham. Pentru a înțelege mai bine ce este și ce nu este posibil în comunicațiile optice în spațiul adânc, laboratorul a comandat un studiu de patru ani, Deep Space Relay Satellite System (DSRSS), la sfârșitul anilor 1980. Studiul trebuia să răspundă la întrebări critice: cum rămâne cu problemele de vreme și vizibilitate (la urma urmei, undele radio pot trece cu ușurință prin nori, în timp ce laserele nu)? Ce se întâmplă dacă unghiul sondei Soare-Pământ devine prea ascuțit? Va distinge un detector de pe Pământ un semnal optic slab de lumina soarelui? Și în sfârșit, cât vor costa toate acestea și va merita? „Încă căutăm răspunsuri la aceste întrebări”, recunoaște Abraham. „Cu toate acestea, răspunsurile confirmă din ce în ce mai mult posibilitatea transmiterii optice a datelor.”

DSRSS a sugerat că un punct deasupra atmosferei Pământului ar fi cel mai potrivit pentru comunicații optice și radio. S-a susținut că sistemul de comunicații optice instalat pe stația orbitală ar funcționa mai bine decât orice arhitectură terestră, inclusiv emblematicele antene de 70 de metri. Trebuia să desfășoare o antenă de 10 metri pe orbită apropiată de Pământ și apoi să o ridice la geosincron. Cu toate acestea, costul unui astfel de sistem - constând dintr-un satelit cu antenă, o rachetă de lansare și cinci terminale de utilizator - a fost prohibitiv. Mai mult, studiul nici măcar nu a inclus costul sistemului auxiliar necesar, care ar intra în funcțiune în cazul unei defecțiuni a satelitului.

Pe măsură ce acest sistem, Laboratorul a început să se uite la arhitectura de sol descrisă în Studiul Tehnologic Avansat bazat pe Sol (GBATS) realizat în Laborator aproximativ în același timp cu DRSS. Oamenii care au lucrat la GBATS au venit cu două propuneri alternative. Prima este instalarea a șase stații cu antene de 10 metri și antene de rezervă pentru contor, situate la 60 de grade una de cealaltă în jurul ecuatorului. Stațiile trebuiau construite pe vârfuri muntoase, unde cel puțin 66% din zilele anului erau senine. Astfel, 2-3 stații vor fi întotdeauna vizibile pentru orice navă spațială și vor avea vreme diferită. A doua opțiune este de nouă stații, grupate în grupuri de trei și situate la 120 de grade una de cealaltă. Stațiile din cadrul fiecărui grup ar trebui să fie amplasate la 200 km una de cealaltă, astfel încât să fie în linia de vedere, dar în celule meteorologice diferite.

Ambele arhitecturi GBATS au fost mai ieftine decât abordarea spațială, dar au avut și probleme. În primul rând, pentru că semnalele trebuiau să treacă prin atmosfera Pământului, recepția în timpul zilei ar fi mult mai proastă decât recepția pe timp de noapte din cauza cerului iluminat. În ciuda aranjamentului inteligent, stațiile optice de la sol vor depinde de vreme. O navă spațială care țintește un laser către o stație terestră va trebui în cele din urmă să se adapteze la condițiile meteorologice nefavorabile și să restabilească comunicarea cu o altă stație care nu este ascunsă de nori.

Cu toate acestea, indiferent de probleme, proiectele DSRSS și GBATS au pus bazele teoretice pentru sistemele optice din spațiul adânc și dezvoltările moderne ale inginerilor de la NASA. A rămas doar să construim un astfel de sistem și să-i demonstrăm performanța. Din fericire, era doar la câteva luni distanță.

Implementarea proiectului

Până atunci, transmisia optică a datelor în spațiu a avut deja loc. Primul test a fost făcut în 1992, când sonda Galileo se îndrepta spre Jupiter și și-a îndreptat camera de înaltă rezoluție spre Pământ pentru a primi cu succes un set de impulsuri laser de la Telescopul Observator Table Mountain de 60 cm și telescopul optic Starfire USAF de 1,5 m. în New Mexico. În acel moment, Galileo se afla la 1,4 milioane de km de Pământ, dar ambele fascicule laser i-au lovit camera.

De asemenea, agențiile spațiale japoneze și europene au reușit să stabilească comunicații optice între stațiile terestre și sateliții de pe orbita Pământului. Apoi au reușit să stabilească o conexiune de 50 Mbps între cei doi sateliți. În urmă cu câțiva ani, o echipă germană a stabilit o legătură optică bidirecțională coerentă de 5,6 Gbps între un satelit NFIRE pe orbita Pământului și o stație terestră din Tenerife, Spania. Dar toate aceste cazuri au fost asociate cu orbita aproape de Pământ.

Prima legătură optică care conectează o stație terestră și o navă spațială pe orbită în jurul unei alte planete din sistemul solar a fost instalată în ianuarie 2013. O imagine alb-negru de 152 x 200 pixeli a Mona Lisei a fost transmisă de la stația cu laser de generație următoare de la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA către Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) la 300 bps. Comunicarea era unidirecțională. LRO a trimis înapoi imaginea primită de pe Pământ prin radio convențional. Imaginea avea nevoie de o mică corecție a erorilor software, dar chiar și fără această codificare a fost ușor de recunoscut. Și la acel moment, lansarea unui sistem mai puternic pe Lună era deja planificată.

Chemarea în spațiul adânc: cum NASA accelerează comunicarea interplanetară
Din proiectul Lunar Reconnaissance Orbiter din 2013: Pentru a curăța erorile de transmisie introduse de atmosfera Pământului (stânga), oamenii de știință de la Centrul de Zbor Spațial Goddard au aplicat corecția erorilor Reed-Solomon (dreapta), care este foarte folosită în CD-uri și DVD-uri. Erorile tipice includ pixeli lipsă (alb) și semnale false (negru). O bară albă indică o ușoară pauză în transmisie.

«Cercetător al atmosferei lunare și al mediului de praf» (LADEE) a intrat pe orbita Lunii pe 6 octombrie 2013, iar doar o săptămână mai târziu și-a lansat laserul pulsat pentru transmiterea datelor. De data aceasta, NASA a încercat să organizeze comunicația bidirecțională la o viteză de 20 Mbps în acea direcție și o viteză record de 622 Mbps în direcția opusă. Singura problemă a fost durata scurtă de viață a misiunii. Comunicația optică LRO a funcționat doar câteva minute. LADEE a comunicat cu laserul său timp de 16 ore pentru un total de 30 de zile. Această situație ar trebui să se schimbe în momentul lansării satelitului demonstrativ de comunicații cu laser (LCRD), programat pentru iunie 2019. Sarcina acestuia este să arate cum vor funcționa viitoarele sisteme de comunicații în spațiu.

LCRD este dezvoltat la Jet Propulsion Laboratory al NASA, în colaborare cu Lincoln Laboratory de la MIT. Va avea două terminale optice: unul pentru comunicații pe orbita joasă a Pământului, celălalt pentru spațiul adânc. Primul va trebui să folosească DPSK (diferenţial de fază). Emițătorul va trimite impulsuri laser la o frecvență de 2,88 GHz. Folosind această tehnologie, fiecare bit va fi codificat prin diferența de fază a impulsurilor succesive. Va putea funcționa la 2,88 Gbps, dar va necesita multă putere. Detectoarele sunt capabile doar să detecteze diferențele de impulsuri în semnalele de înaltă energie, așa că DPSK funcționează excelent cu comunicațiile aproape de Pământ, dar nu este cea mai bună metodă pentru spațiul adânc, unde stocarea energiei este problematică. Un semnal trimis de pe Marte va pierde energie înainte de a ajunge pe Pământ, așa că LCRD va folosi o tehnologie mai eficientă, modularea fază-impuls, pentru a demonstra comunicarea optică cu spațiul profund.

Chemarea în spațiul adânc: cum NASA accelerează comunicarea interplanetară
Inginerii NASA pregătesc LADEE pentru testare

Chemarea în spațiul adânc: cum NASA accelerează comunicarea interplanetară
În 2017, inginerii au testat modemuri de zbor într-o cameră cu vid termic

„În esență, se numără fotonii”, explică Abraham. – Perioada scurtă alocată comunicării este împărțită în mai multe segmente de timp. Pentru a obține date, trebuie doar să verificați dacă fotonii de la fiecare dintre goluri s-au ciocnit cu detectorul. Acesta este modul în care datele sunt codificate în FIM.” Este ca codul Morse, doar cu o viteză super-rapidă. Fie există un fulger la un moment dat, fie nu există, iar mesajul este codificat printr-o succesiune de fulgerări. „Deși acest lucru este mult mai lent decât DPSK, putem încă stabili comunicații optice la viteze de zeci sau sute de Mbps la o distanță de Marte”, adaugă Abraham.

Desigur, proiectul LCRD nu se referă doar la aceste două terminale. De asemenea, ar trebui să funcționeze ca un nod de internet în spațiu. La sol, vor exista trei stații care operează LCRD: una în White Sands din New Mexico, una în Table Mountain din California și una pe insula Hawaii sau Maui. Ideea este de a testa trecerea de la o stație terestră la alta în caz de vreme rea la una dintre stații. Misiunea va testa, de asemenea, funcționarea LCRD ca transmițător de date. Semnalul optic de la una dintre stații va merge către satelit și apoi va fi transmis către o altă stație - și toate acestea prin comunicare optică.

Dacă nu este posibil să transferați datele imediat, LCRD le va stoca și le va transfera atunci când este posibil. Dacă datele sunt urgente sau nu există suficient spațiu de stocare la bord, LCRD le va trimite imediat prin antena în bandă Ka. Deci, precursorul viitorilor sateliți transmițători, LCRD va fi un sistem radio-optic hibrid. Acesta este exact genul de unitate pe care NASA trebuie să o plaseze pe orbită în jurul lui Marte pentru a organiza o rețea interplanetară care să sprijine explorarea umană a spațiului adânc în anii 2030.

Aducerea Marte online

În ultimul an, echipa lui Abraham a scris două lucrări care descriu viitorul comunicațiilor în spațiul profund, care vor fi prezentate la conferința SpaceOps din Franța, în mai 2019. Una descrie comunicațiile în spațiul adânc în general, cealaltă ("Rețeaua interplanetară Marte pentru epoca explorării umane - potențiale probleme și soluții„) a oferit o descriere detaliată a infrastructurii capabile să ofere un serviciu asemănător internetului pentru astronauții de pe Planeta Roșie.

Ratele medii de vârf de date au fost estimate la 215 Mbps pentru descărcare și 28 Mbps pentru încărcare. Internetul marțian va consta din trei rețele: WiFi care acoperă zona de cercetare de la suprafață, rețeaua planetară care transmite date de la suprafață pe Pământ și rețeaua terestră, o rețea de comunicații în spațiu adânc cu trei site-uri responsabile pentru primirea acestor date și trimiterea răspunsurilor. înapoi pe Marte.

„La dezvoltarea unei astfel de infrastructuri, sunt multe probleme. Trebuie să fie fiabil și stabil, chiar și la distanța maximă până la Marte de 2,67 UA. în perioadele de conjuncție solară superioară, când Marte se ascunde în spatele Soarelui”, spune Abraham. O astfel de conjuncție are loc la fiecare doi ani și întrerupe complet comunicarea cu Marte. „Astăzi nu putem face față. Toate stațiile de aterizare și orbitale care se află pe Marte pur și simplu pierd contactul cu Pământul timp de aproximativ două săptămâni. Cu comunicarea optică, pierderea comunicării din cauza conexiunii solare va fi și mai mare, de la 10 la 15 săptămâni.” Pentru roboți, astfel de goluri nu sunt deosebit de înfricoșătoare. O astfel de izolare nu le pune probleme, pentru că nu se plictisesc, nu experimentează singurătatea, nu au nevoie să-și vadă cei dragi. Dar pentru oameni, nu este deloc așa.

„Prin urmare, permitem teoretic punerea în funcțiune a doi transmițători orbitali plasați pe o orbită ecuatorială circulară la 17300 km deasupra suprafeței lui Marte”, continuă Abraham. Potrivit studiului, acestea ar trebui să cântărească 1500 kg fiecare, să poarte un set de terminale care funcționează în banda X, banda Ka și banda optică și să fie alimentate de panouri solare cu o capacitate de 20-30 kW. Ei trebuie să accepte protocolul de rețea tolerant la întârziere — în esență TCP/IP, conceput pentru a gestiona întârzierile mari pe care le vor experimenta inevitabil rețelele interplanetare. Stațiile orbitale care participă la rețea trebuie să poată comunica cu astronauții și vehiculele de pe suprafața planetei, cu stațiile terestre și între ele.

„Această diafonie este foarte importantă, deoarece reduce numărul de antene necesare pentru a transmite date la 250 Mbps”, spune Abraham. Echipa sa estimează că ar fi nevoie de o serie de șase antene de 250 de metri pentru a primi date de 34 Mbps de la unul dintre transmițătorii care orbitează. Aceasta înseamnă că NASA va trebui să construiască trei antene suplimentare la site-urile de comunicații în spațiul profund, dar acestea durează ani pentru a construi și sunt extrem de costisitoare. „Dar credem că două stații orbitale pot partaja date între ele și le pot trimite în același timp la o viteză de 125 Mbps, unde un transmițător va trimite jumătate din pachetul de date, iar celălalt o va trimite pe cealaltă”, spune Abraham. . Chiar și astăzi, antenele de comunicații în spațiu adânc de 34 de metri pot primi simultan date de la patru nave spațiale diferite simultan, ceea ce duce la necesitatea a trei antene pentru a finaliza sarcina. „Este nevoie de același număr de antene pentru a primi două transmisii de 125 Mbps din aceeași zonă a cerului precum este nevoie pentru a primi o transmisie”, explică Abraham. „Sunt necesare mai multe antene doar dacă trebuie să comunicați la o viteză mai mare.”

Pentru a face față problemei conectivității solare, echipa lui Abraham a propus lansarea unui satelit transmițător către punctele L4/L5 ale orbitei Soare-Marte/Soare-Pământ. Apoi, în perioadele de conectare, poate fi folosit pentru a transmite date în jurul Soarelui, în loc să trimită semnale prin acesta. Din păcate, în această perioadă, viteza va scădea la 100 Kbps. Pur și simplu, va funcționa, dar e nasol.

Între timp, potențialii astronauți de pe Marte vor trebui să aștepte puțin peste trei minute pentru a primi o fotografie a unui pisoi, fără a număra întârzierile care pot fi de până la 40 de minute. Din fericire, până când ambițiile umanității ne vor conduce chiar mai departe decât Planeta Roșie, internetul interplanetar va funcționa deja destul de bine de cele mai multe ori.

Sursa: www.habr.com

Adauga un comentariu