گہرے خلا ۾ ڪال ڪريو: ڪيئن ناسا بين الاقوامي رابطي کي تيز ڪري رهيو آهي

"ريڊيو فریکوئنسي ٽيڪنالاجي ۾ بهتري لاء عملي طور تي ڪا گنجائش ناهي. سادو حل ختم "

26 نومبر 2018 تي ماسڪو جي وقت 22:53 تي، ناسا اهو ٻيهر ڪيو - InSight پروب ڪاميابيءَ سان مريخ جي مٿاڇري تي لهي ويو فضا ۾ داخل ٿيڻ کان پوءِ، نزول ۽ لينڊنگ جي چال، جنهن کي بعد ۾ بپتسما ڏني وئي “ڇهه ۽ اڌ منٽ خوفناڪ ” هڪ مناسب وضاحت، ڇو ته ناسا انجنيئر فوري طور تي اهو نه ڄاڻي سگهيا ته ڇا خلائي تحقيق ڌرتيء ۽ مريخ جي وچ ۾ تقريبا 8,1 منٽن جي مواصلاتي دير جي ڪري ڌرتيء جي مٿاڇري تي ڪاميابيء سان لهي چڪو آهي. هن ونڊو دوران، InSight ان جي وڌيڪ جديد ۽ طاقتور اينٽينن تي ڀروسو نه ڪري سگهيو - هر شيءِ تي دارومدار رکي ٿي پراڻي فيشن جي UHF ڪميونيڪيشن (هڪ طريقو جيڪو ڊگهو استعمال ٿيندو آهي هر شيءِ ۾ براڊڪاسٽ ٽيليويزن ۽ واڪي ٽاڪيز کان وٺي بلوٽو ڊوائيسز تائين).

نتيجي طور، InSight جي حالت تي نازڪ ڊيٽا ريڊيو لهرن تي 401,586 MHz جي فريڪوئنسي سان ٻن سيٽلائيٽن ڏانهن منتقل ڪيو ويو.ڪيوبساتWALL-E ۽ EVE، جنهن پوءِ ڌرتيءَ تي واقع 8 Kbps تي 70-ميٽر اينٽينن تائين ڊيٽا منتقل ڪئي. ڪيوبي سيٽس کي ان سائٽ نالي ساڳئي راڪيٽ تي لانچ ڪيو ويو، ۽ اهي ان سان گڏ مريخ جي سفر تي لينڊنگ جو مشاهدو ڪرڻ ۽ فوري طور تي ڊيٽا واپس گهر منتقل ڪرڻ لاءِ گڏ ٿيا. ٻيا مريخ جي مدار، مثال طور مارس ريڪناسنس سيٽلائيٽ (MRS)، هڪ عجيب پوزيشن ۾ هئا ۽ اصل وقت ۾ لينڊر سان پهرين پيغامن جي بدلي نه ٿي سگهيا. اهو چوڻ نه آهي ته پوري لينڊنگ ٻن تجرباتي CubeSats تي منحصر هئي هر هڪ سوٽ ڪيس جي سائيز، پر MRS صرف ان جي قابل هوندو ڊيٽا کي منتقل ڪرڻ جي قابل ٿي InSight کان وڌيڪ انتظار کان پوء.

InSight لينڊنگ اصل ۾ ناسا جي پوري ڪميونيڪيشن آرڪيٽيڪچر، مارس نيٽ ورڪ کي آزمايو. ان سائٽ لينڊر جو سگنل گردش ڪندڙ سيٽلائيٽن ڏانهن منتقل ڪيو وڃي ها ته ڪنهن به صورت ۾ ڌرتيءَ تي پهچي ها، جيتوڻيڪ سيٽلائيٽ ناڪام ٿي وڃن ها. WALL-E ۽ EVE معلومات کي فوري طور تي منتقل ڪرڻ جي ضرورت آهي، ۽ انهن اهو ڪيو. جيڪڏهن اهي CubeSats ڪنهن سبب لاء ڪم نه ڪن ها، MRS پنهنجو ڪردار ادا ڪرڻ لاء تيار هو. هر هڪ انٽرنيٽ جهڙي نيٽ ورڪ تي هڪ نوڊ جي طور تي هلائي ٿو، مختلف سامان تي مشتمل مختلف ٽرمينلز ذريعي ڊيٽا پيڪيٽ کي روٽ ڪري ٿو. اڄ، انهن مان سڀ کان وڌيڪ اثرائتو MRS آهي، جيڪو 6 Mbit/s جي رفتار سان ڊيٽا منتقل ڪرڻ جي قابل آهي (۽ اهو بين الاقوامي مشنن جو موجوده رڪارڊ آهي). پر ناسا کي ماضي ۾ تمام سست رفتاري تي ڪم ڪرڻو پيو- ۽ مستقبل ۾ ڊيٽا جي منتقلي جي تمام تيز ضرورت پوندي.

توهان جي انٽرنيٽ سروس فراهم ڪندڙ وانگر، NASA انٽرنيٽ استعمال ڪندڙن کي اجازت ڏئي ٿو چيڪ ڪيو حقيقي وقت ۾ spaceships سان رابطي.

گہرے خلائي مواصلاتي نيٽ ورڪ

جيئن خلا ۾ NASA جي موجودگي وڌي وئي، بهتر مواصلاتي نظام مسلسل وڌيڪ ۽ وڌيڪ خلا کي ڍڪڻ لاء ظاهر ٿيا: پهريون ڀيرو گهٽ ڌرتيء جي مدار ۾، پوء جيوسائيڪرونس مدار ۽ چنڊ ۾، ۽ جلد ئي مواصلات خلا ۾ تمام گهڻي ٿي ويا. اهو سڀ هڪ خام پورٽبل ريڊيو رسيور سان شروع ٿيو جيڪو ايڪسپلورر 1 کان ٽيلي ميٽري حاصل ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو، پهريون سيٽلائيٽ جيڪو 1958 ۾ آمريڪين پاران ڪاميابي سان شروع ڪيو ويو، نائجيريا، سنگاپور ۽ ڪيليفورنيا ۾ آمريڪي فوجي اڏن تي. آهستي آهستي پر يقينن، هي بنياد اڄ جي جديد پيغام رسائيندڙ سسٽم ۾ ترقي ڪئي.

ڊگلس ابراهيم، NASA جي Interplanetary Network Directorate ۾ Strategic and Systems Foresight Division جو سربراه، خلا ۾ پيغامن جي منتقلي لاءِ ٽن آزاد ترقي يافته نيٽ ورڪن کي نمايان ڪري ٿو. Near Earth Network خلائي جهاز سان هلندي آهي ڌرتيءَ جي گهٽ مدار ۾. "هي اينٽينن جو هڪ مجموعو آهي، اڪثر ڪري 9 کان 12 ميٽر. ڪجهه وڏا آهن، 15 کان 18 ميٽر،" ابراهيم چوي ٿو. ان کان پوء، ڌرتيء جي جيوسائيڪرونس مدار جي مٿان، ڪيترائي ٽريڪنگ ۽ ڊيٽا رلي سيٽلائيٽ (TDRS) آهن. ”اهي گهٽ ڌرتيءَ جي مدار ۾ سيٽلائيٽ کي ڏسي سگهن ٿا ۽ انهن سان رابطو ڪري سگهن ٿا ۽ پوءِ اها معلومات TDRS ذريعي زمين ڏانهن منتقل ڪري سگهن ٿا ،“ ابراهيم وضاحت ڪري ٿو. "هي سيٽلائيٽ ڊيٽا ٽرانسميشن سسٽم کي ناسا اسپيس نيٽورڪ سڏيو ويندو آهي."

پر اڃا به TDRS خلائي جهاز سان رابطو ڪرڻ لاءِ ڪافي نه هو، جيڪو چنڊ جي مدار کان گهڻو پري، ٻين سيٽن ڏانهن ويو. ”تنهنڪري اسان کي هڪ نيٽ ورڪ ٺاهڻو هو جيڪو پوري نظام شمسي کي ڍڪي. ۽ هي ڊيپ اسپيس نيٽورڪ [DSN] آهي، ابراهيم چوي ٿو. مارس نيٽ ورڪ هڪ واڌارو آهي ڊي ايس اين.

ان جي ڊيگهه ۽ ترتيب ڏني وئي، DSN فهرست ڏنل سسٽم جو سڀ کان وڌيڪ پيچيده آهي. بنيادي طور تي، هي وڏي اينٽينن جو هڪ سيٽ آهي، قطر ۾ 34 کان 70 ميٽر تائين. ٽن DSN سائيٽن مان هر هڪ 34-ميٽر اينٽينا ۽ هڪ 70-ميٽر اينٽينا هلائي ٿو. هڪ سائيٽ گولڊسٽون (ڪيليفورنيا) ۾، ٻي ميڊريز (اسپين) جي ويجهو ۽ ٽيون ڪينبرا (آسٽريليا) ۾ آهي. اهي سائيٽون دنيا جي چوڌاري تقريبن 120 درجن جي فاصلي تي واقع آهن، ۽ XNUMX-ڪلاڪ ڪوريج فراهم ڪن ٿيون سڀني خلائي جهازن کي جيوسائيڪرونس مدار کان ٻاهر.

34-ميٽر اينٽينا DSN جو مکيه سامان آهن، ۽ اتي ٻه قسم آهن: پراڻي اعلي ڪارڪردگي اينٽينا ۽ نسبتا نئين waveguide اينٽينا. فرق اهو آهي ته هڪ گائيڊ ويو اينٽينا ۾ پنج درست آر ايف آئينا هوندا آهن جيڪي سگنلن کي ظاهر ڪن ٿا پائپ هيٺان هڪ زير زمين ڪنٽرول روم ڏانهن، جتي اليڪٽرانڪس جيڪي انهن سگنلن جو تجزيو ڪن ٿا انهن جي مداخلت جي سڀني ذريعن کان بهتر طور تي محفوظ آهن. 34-ميٽر اينٽينا، انفرادي طور تي ڪم ڪري رهيا آهن يا 2-3 ڊشز جي گروپن ۾، تمام گهڻيون مواصلاتي ناسا جي ضرورتن کي مهيا ڪري سگھن ٿا. پر خاص ڪيسن لاءِ جڏهن فاصلو تمام ڊگهو ٿي وڃي ٿو 34-ميٽر اينٽينن لاءِ به، DSN ڪنٽرول 70-ميٽر راکشس استعمال ڪري ٿو.

"اهي ڪيترن ئي ايپليڪيشنن ۾ اهم ڪردار ادا ڪن ٿا،" ابراهيم جو چوڻ آهي ته وڏي اينٽينن بابت. پهريون اهو آهي ته جڏهن خلائي جهاز ڌرتيءَ کان ايترو پري هوندو ته ان سان رابطو قائم ڪرڻ ناممڪن ٿي پوندو هڪ ننڍي ڊش استعمال ڪندي. ”سٺو مثال نيو هورائزنز مشن هوندو، جيڪو اڳي ئي پلوٽو کان گهڻو اڳتي وڌي چڪو آهي، يا وائجر خلائي جهاز، جيڪو نظام شمسي کان ٻاهر واقع آهي. صرف 70 ميٽر اينٽينا انهن کي داخل ڪري سگهي ٿو ۽ انهن جي ڊيٽا کي ڌرتيء تائين پهچائي، "ابراهام بيان ڪري ٿو.

70-ميٽر ڊشز پڻ استعمال ٿينديون آهن جڏهن خلائي جهاز بوسٽنگ اينٽينا کي نه هلائي سگهي، يا ته منصوبابندي ڪيل نازڪ صورتحال جي ڪري، جهڙوڪ مدار ۾ داخل ٿيڻ، يا ان ڪري جو ڪجهه خوفناڪ طور تي غلط ٿي وڃي. 70 ميٽر اينٽينا، مثال طور، محفوظ طور تي اپولو 13 کي ڌرتيء ڏانهن موٽڻ لاء استعمال ڪيو ويو. هن نيل آرم اسٽرانگ جي مشهور لڪير کي پڻ اختيار ڪيو، "هڪ ننڍڙو قدم هڪ انسان لاء، هڪ وڏو قدم انسان لاء." ۽ اڄ به، DSN دنيا ۾ سڀ کان وڌيڪ ترقي يافته ۽ حساس مواصلاتي نظام رهي ٿو. "پر ڪيترن ئي سببن جي ڪري اهو اڳ ۾ ئي پنهنجي حد تائين پهچي چڪو آهي،" ابراهيم خبردار ڪيو. - ٽيڪنالاجي کي بهتر ڪرڻ لاءِ عملي طور تي ڪٿي به ناهي جيڪا ريڊيو فريڪوئنسي تي هلندي آهي. سادو حل ختم ٿي رهيا آهن."

ٽي گرائونڊ اسٽيشنون 120 درجا ڌار

DSN پليٽس ڪينبرا ۾

ميڊريز ۾ DSN ڪمپليڪس

گولڊسٽون ۾ DSN

جيٽ پروپلشن ليبارٽري ۾ ڪنٽرول روم

ريڊيو ۽ ان کان پوء ڇا ٿيندو

هي ڪهاڻي نئين ناهي. گہرے خلائي ڪميونيڪيشن جي تاريخ تعدد کي وڌائڻ ۽ طول موج کي مختصر ڪرڻ لاءِ مسلسل جدوجهد تي مشتمل آهي. ايڪسپلورر 1 استعمال ڪيو 108 MHz تعدد. NASA پوءِ متعارف ڪرايا وڏا، بهتر حاصل ڪرڻ وارا اينٽينا جيڪي L-band، 1 کان 2 GHz ۾ تعدد جي حمايت ڪن ٿا. ان کان پوء اهو ايس بينڊ جو موڙ هو، 2 کان 4 GHz جي تعدد سان، ۽ پوء ايجنسي 7-11,2 GHz جي تعدد سان X-band ڏانهن تبديل ڪيو.

اڄ، خلائي ڪميونيڪيشن سسٽم ۾ ٻيهر تبديليون اچي رهيون آهن - اهي هاڻي 26-40 GHz رينج، Ka-band ڏانهن منتقل ٿي رهيا آهن. "هن رجحان جو سبب اهو آهي ته ننڍي موج جي ڊيگهه ۽ اعلي تعدد، تيزيء سان ڊيٽا جي منتقلي جي شرح حاصل ڪري سگهجي ٿي،" ابراهيم چوي ٿو.

اميدن جا سبب آهن، ڇاڪاڻ ته تاريخي طور تي ناسا ۾ مواصلات جي رفتار تمام تيز ٿي چڪي آهي. Jet Propulsion Laboratory مان 2014 جو هڪ تحقيقي مقالو مقابلي لاءِ هيٺ ڏنل ڊيٽا مهيا ڪري ٿو: جيڪڏهن اسان ايڪسپلورر 1 جي ڪميونيڪيشن ٽيڪنالاجيز کي استعمال ڪريون ٿا هڪ عام آئي فون فوٽو کي جپان کان ڌرتيءَ تائين منتقل ڪرڻ لاءِ، اهو موجوده دور جي ڪائنات کان 460 ڀيرا وڌيڪ وقت وٺندو. 2 جي ڏهاڪي کان پائنيئرز 4 ۽ 1960 لاءِ، اهو 633 سال وٺي ها. 000 کان مئرينر 9 اهو 1971 ڪلاڪن ۾ ڪيو هوندو. اڄ اهو MRS ٽي منٽ وٺندو.

صرف مسئلو، يقينا، اهو آهي ته خلائي جهاز پاران حاصل ڪيل ڊيٽا جو مقدار تيزيء سان وڌي رهيو آهي، جيڪڏهن تيز نه آهي، ان جي ٽرانسميشن صلاحيتن جي ترقي. 40 سالن جي آپريشن دوران، Voyagers 1 ۽ 2 5 TB معلومات پيدا ڪئي. NISAR ڌرتي سائنس سيٽلائيٽ، 2020 ۾ لانچ ڪرڻ لاء مقرر ڪيل، هر مهيني 85 ٽي بي ڊيٽا پيدا ڪندو. ۽ جيڪڏهن ڌرتيءَ جا سيٽلائيٽ ان جي قابل هوندا آهن، سيارن جي وچ ۾ ڊيٽا جي اهڙي مقدار کي منتقل ڪرڻ هڪ مڪمل طور تي مختلف ڪهاڻي آهي. جيتوڻيڪ هڪ نسبتا تيز MRS 85 TB ڊيٽا ڌرتيءَ تي 20 سالن تائين منتقل ڪندو.

"2020 جي آخر ۽ 2030 جي شروعات ۾ مريخ جي ڳولا لاءِ متوقع ڊيٽا جي شرح 150 Mbps يا وڌيڪ هوندي، تنهنڪري اچو ته رياضي ڪريون،" ابراهيم چوي ٿو. - جيڪڏهن هڪ MRS-ڪلاس خلائي جهاز اسان کان مريخ تائين وڌ ۾ وڌ فاصلي تي تقريباً 1 Mbit/s 70-meter antenna کي ڌرتيءَ تي موڪلي سگهي ٿو، ته پوءِ 150 Mbit/s جي رفتار سان ڪميونيڪيشن کي منظم ڪرڻ لاءِ 150 70-ميٽر جي صف ۾. antennas جي ضرورت پوندي. ها، يقينا، اسان هن غير معمولي رقم کي ٿورڙي گھٽائڻ لاء هوشيار طريقن سان اچي سگهون ٿا، پر اهو مسئلو واضح طور تي موجود آهي: 150 Mbps جي رفتار تي بين الاقوامي رابطي کي منظم ڪرڻ تمام ڏکيو آهي. ان کان علاوه، اسان اجازت ڏنل تعدد کان ٻاهر هلي رهيا آهيون.

جيئن ابراهيم ڏيکاري ٿو، ايس-بينڊ يا ايڪس بينڊ ۾ ڪم ڪري رهيو آهي، هڪ واحد 25 ايم بي پي ايس مشن سڄي موجود اسپيڪٽرم تي قبضو ڪندو. ڪا-بنڊ ۾ وڌيڪ جاءِ آهي، پر صرف ٻه مارس سيٽلائيٽ 150 Mbit/s جي ذريعي پوري اسپيڪرم تي قبضو ڪندا. آسان لفظ ۾، بين الاقوامي انٽرنيٽ کي هلائڻ لاء صرف ريڊيوز کان وڌيڪ ضرورت هوندي- اهو ليزر تي ڀاڙيندو.

آپٽيڪل ڪميونيڪيشن جو ظهور

Lasers آواز مستقبل، پر نظرياتي ڪميونيڪيشن جو خيال 1880s ۾ اليگزينڊر گراهم بيل پاران داخل ڪيل پيٽنٽ ڏانهن واپس ڳولي سگهجي ٿو. بيل هڪ اهڙو نظام تيار ڪيو جنهن ۾ سج جي روشني، هڪ تمام تنگ شعاع ڏانهن متوجه ٿي، هڪ عڪاسي ڪندڙ ڊافراگم ڏانهن هدايت ڪئي وئي جيڪا آوازن سان وائبريٽ ٿي. وائبريشن سبب روشنيءَ ۾ تبديليون پيدا ٿيون، جيڪي لينس ذريعي خام فوٽو ڊيڪٽر ۾ داخل ٿيون. photodetector جي مزاحمت ۾ تبديليون فون ذريعي موجوده گذرڻ کي تبديل ڪيو.

سسٽم غير مستحڪم هو، حجم تمام گهٽ هو، ۽ بيل آخرڪار هن خيال کي ڇڏي ڏنو. پر لڳ ڀڳ 100 سالن کان پوء، ليزر ۽ فائبر آپٽڪس سان هٿياربند، ناسا انجنيئر هن پراڻي تصور ڏانهن واپس آيا آهن.

”اسان ريڊيو فريڪوئنسي سسٽم جي حدن کي ڄاڻون ٿا، تنهنڪري 1970 جي آخر ۾، 1980 جي شروعات ۾ JPL تي، اسان خلائي ليزر استعمال ڪندي گہرے خلا مان پيغام پهچائڻ جي امڪان تي بحث ڪرڻ شروع ڪيو،“ ابراهيم چيو. بهتر سمجھڻ لاءِ ته ڇا آهي ۽ ڇا ممڪن ناهي ڊيپ اسپيس آپٽيڪل ڪميونيڪيشن ۾، ليبارٽري 1980 جي ڏهاڪي ۾ چئن سالن جي ڊيپ اسپيس ريلي سيٽلائيٽ سسٽم (DSRSS) جو مطالعو شروع ڪيو. مطالعي کي نازڪ سوالن جا جواب ڏيڻا پوندا: موسم ۽ ڏسڻ جي مسئلن بابت ڇا (آخرڪار، ريڊيو لهرن کي آساني سان بادلن مان گذري سگهي ٿو، جڏهن ته ليزر نه ٿا ڪري سگهن)؟ ڇا جيڪڏهن سج-ڌرتي-تحقيق جو زاويه تمام تيز ٿي وڃي؟ ڇا ڌرتيءَ تي ڪو ڊيڪٽر ڪمزور نظري سگنل کي سج جي روشنيءَ کان ڌار ڪري سگھي ٿو؟ ۽ آخرڪار، اهو سڀ ڪجهه ڪيترو خرچ ڪندو ۽ اهو ان جي قابل هوندو؟ "اسان اڃا تائين انهن سوالن جا جواب ڳولي رهيا آهيون،" ابراهيم تسليم ڪيو. "جڏهن ته، جوابن کي تيزيء سان آپٽيڪل ڊيٽا ٽرانسميشن جي امڪان جي حمايت ڪن ٿا."

DSRSS تجويز ڪيو ته ڌرتيء جي ماحول جي مٿان واقع هڪ نقطو نظرياتي ۽ ريڊيو ڪميونيڪيشن لاءِ بهترين هوندو. اهو چيو ويو آهي ته آربيٽل اسٽيشن تي نصب ٿيل آپٽيڪل ڪميونيڪيشن سسٽم ڪنهن به زمين تي ٻڌل فن تعمير کان بهتر ڪم ڪندو، جنهن ۾ آئڪنڪ 70 ميٽر اينٽينا شامل آهن. گھٽ-ڌرتي مدار ۾، 10 ميٽر ڊش کي ترتيب ڏيڻ جي منصوبابندي ڪئي وئي، ۽ پوء ان کي جيوسائيڪرونس تائين وڌايو. بهرحال، اهڙي نظام جي قيمت - جنهن ۾ هڪ سيٽلائيٽ هڪ ڊش، هڪ لانچ گاڏي، ۽ پنج استعمال ڪندڙ ٽرمينل شامل آهن - ممنوع هو. ان کان علاوه، مطالعي ۾ ضروري معاون سسٽم جي قيمت پڻ شامل نه هئي جيڪا سيٽلائيٽ جي ناڪامي جي صورت ۾ ڪم ۾ ايندي.

هن سسٽم لاءِ، ليبارٽري گرائونڊ بيسڊ ايڊوانسڊ ٽيڪنالاجي اسٽڊي (GBATS) رپورٽ ۾ بيان ڪيل زميني فن تعمير کي ڏسڻ شروع ڪيو، جيڪو ساڳئي وقت DRSS جي حوالي سان ڪيو ويو. GBATS تي ڪم ڪندڙ ماڻهو ٻه متبادل تجويزون کڻي آيا. پهرين ڇهن اسٽيشنن جي تنصيب آهي 10-ميٽر اينٽينا ۽ ميٽر ڊگھي اسپيئر اينٽينن سان 60 ڊگرين جي فاصلي تي پوري خط استوا سان. اسٽيشنون جبلن جي چوٽين تي ٺهڻ گهرجن، جتي موسم گهٽ ۾ گهٽ سال جي 66 سيڪڙو ڏينهن صاف رهي. اهڙيء طرح، 2-3 اسٽيشنون هميشه ڪنهن به خلائي جهاز کي نظر اينديون، ۽ انهن جي موسم مختلف هوندي. ٻيو اختيار نو اسٽيشنون آهن، ٽن جي گروپن ۾ ڪلستر، ۽ هڪ ٻئي کان 120 درجا واقع آهن. هر گروپ ۾ اسٽيشنون هڪ ٻئي کان 200 ڪلوميٽرن جي فاصلي تي هجڻ گهرجن ها ته جيئن اهي سڌي نموني ۾ هجن، پر مختلف موسمي سيلن ۾.

ٻئي GBATS آرڪيٽيڪچر خلائي انداز کان سستا هئا، پر انهن ۾ پڻ مسئلا هئا. پهرين ڳالهه ته جيئن سگنلن کي ڌرتيءَ جي فضا مان گذرڻو پوندو هو، تنهن ڪري روشن آسمان جي ڪري ڏينهن جو استقبال رات جي استقبال کان وڌيڪ خراب هوندو. هوشيار انتظام جي باوجود، آپٽيڪل گرائونڊ اسٽيشنون موسم تي منحصر هونديون. هڪ گرائونڊ اسٽيشن تي ليزر جي طرف اشارو ڪندي هڪ خلائي جهاز کي آخرڪار خراب موسمي حالتن سان مطابقت پيدا ڪرڻي پوندي ۽ ڪنهن ٻئي اسٽيشن سان رابطي کي ٻيهر قائم ڪرڻو پوندو جيڪو ڪڪرن کان غافل نه هجي.

بهرحال، مسئلن جي پرواهه ڪرڻ کان سواء، DSRSS ۽ GBATS پروجيڪٽ نظرياتي بنياد رکيا آهن نظرياتي نظام لاءِ گہرے خلائي ڪميونيڪيشن ۽ NASA ۾ انجنيئرن جي جديد ترقيات. باقي رهيل اهڙي نظام کي ٺاهڻ ۽ ان جي ڪارڪردگيءَ جو مظاهرو ڪرڻ. خوش قسمت، اهو صرف چند مهينا پري هو.

منصوبي تي عملدرآمد

ان وقت تائين، خلا ۾ نظرياتي ڊيٽا جي منتقلي اڳ ۾ ئي ٿي چڪي هئي. پهريون تجربو 1992ع ۾ ڪيو ويو، جڏهن گليلو پروب جپان طرف وڃي رهيو هو ۽ پنهنجي اعليٰ ريزوليوشن ڪيمرا کي ڌرتيءَ ڏانهن موڙي ڇڏيو ته جيئن ٽيبل مائونٽين آبزرويٽري ۾ 60 سينٽي ميٽرن جي دوربين مان موڪليل ليزر دال جو هڪ سيٽ ڪاميابيءَ سان حاصل ڪيو وڃي. نيو ميڪسيڪو ۾ USAF اسٽار فائر آپٽيڪل دوربين جي حد. ان وقت گليلو ڌرتيءَ کان 1,5 ملين ڪلوميٽر پري هو، پر ٻنهي ليزر شعاعن ان جي ڪئميرا سان ٽڪر ڪيو.

جاپاني ۽ يورپي اسپيس ايجنسيون پڻ زمين جي مدار ۾ گرائونڊ اسٽيشنن ۽ سيٽلائيٽس جي وچ ۾ آپٽيڪل ڪميونيڪيشن قائم ڪرڻ جي قابل ٿي چڪيون آهن. اهي وري ٻن سيٽلائيٽ جي وچ ۾ 50 Mbps ڪنيڪشن قائم ڪرڻ جي قابل هئا. ڪيترائي سال اڳ، هڪ جرمن ٽيم ڌرتيء جي مدار ۾ NFIRE سيٽلائيٽ ۽ اسپين جي Tenerife ۾ هڪ گرائونڊ اسٽيشن جي وچ ۾ 5,6 Gbps مربوط آپٽيڪل بائڊائريشنل لنڪ قائم ڪيو. پر اهي سڀ ڪيس گهٽ-ڌرتي مدار سان لاڳاپيل هئا.

شمسي نظام جي ڪنهن ٻئي ڌرتيءَ جي ويجهو مدار ۾ زميني اسٽيشن ۽ خلائي جهاز کي ڳنڍيندڙ پهريون آپٽيڪل لنڪ جنوري 2013 ۾ قائم ڪيو ويو. مونا ليزا جي 152 x 200 پکسل ڪارو ۽ اڇو تصوير NASA جي گوڊارڊ اسپيس فلائيٽ سينٽر تي ايندڙ نسل سيٽلائيٽ ليزر رينجنگ اسٽيشن تان 300 بي پي ايس تي لونر ريڪوناسنس آربيٽر (LRO) ڏانهن منتقل ڪيو ويو. رابطي هڪ طرفي هئي. LRO اها تصوير موڪلي جيڪا هن ڌرتيءَ کان حاصل ڪئي هئي باقاعده ريڊيو ڪميونيڪيشن ذريعي. تصوير کي ٿوري سافٽ ويئر جي غلطي جي اصلاح جي ضرورت هئي، پر ان جي باوجود به هن ڪوڊنگ جي سڃاڻپ ڪرڻ آسان هئي. ۽ ان وقت، چنڊ ڏانهن وڌيڪ طاقتور سسٽم جي شروعات اڳ ۾ ئي رٿابندي ڪئي وئي هئي.

2013 جي Lunar Reconnaissance Orbiter پروجيڪٽ کان: ڌرتيءَ جي ماحول (کاٻي) پاران متعارف ڪرايل ٽرانسميشن جي غلطين کان معلومات صاف ڪرڻ لاءِ، گوڊارڊ اسپيس فلائيٽ سينٽر جي سائنسدانن ريڊ-سليمن جي غلطي جي اصلاح (ساڄي) استعمال ڪئي، جيڪا سي ڊي ۽ ڊي وي ڊيز ۾ وڏي پيماني تي استعمال ٿئي ٿي. عام غلطيون شامل آهن غائب پکسلز (اڇو) ۽ غلط سگنل (ڪارو). هڪ سفيد پٽي اشارو ڪري ٿو ته ٽرانسميشن ۾ هڪ مختصر وقفو.

«قمري ماحول ۽ مٽي ماحول جو محقق(LADEE) 6 آڪٽوبر 2013 تي قمري مدار ۾ داخل ٿيو، ۽ صرف هڪ هفتي بعد ڊيٽا منتقل ڪرڻ لاءِ ان جي پلسڊ ليزر کي لانچ ڪيو. هن ڀيري، ناسا ٻي طرف 20 Mbit/s جي رفتار سان ٻه طرفي ڪميونيڪيشن منظم ڪرڻ جي ڪوشش ڪئي ۽ ٻئي طرف 622 Mbit/s جي رڪارڊ رفتار سان. صرف مسئلو مشن جي مختصر عمر هئي. LRO جي آپٽيڪل ڪميونيڪيشن هڪ وقت ۾ صرف چند منٽن لاءِ ڪم ڪيو. LADEE پنهنجي ليزر سان ڊيٽا مٽائي 16 ڪلاڪن دوران 30 ڏينهن تائين. اها صورتحال ليزر ڪميونيڪيشن ڊيمنسٽريشن (LCRD) سيٽلائيٽ جي لانچ سان تبديل ٿيڻ واري آهي، جون 2019 لاءِ شيڊول ڪئي وئي آهي. ان جو مشن اهو ڏيکارڻ آهي ته خلا ۾ مستقبل ۾ ڪميونيڪيشن سسٽم ڪيئن ڪم ڪندو.

LCRD ترقي ڪئي پئي وڃي ناسا جي جيٽ پروپلشن ليبارٽري ۾ MIT جي لنڪن ليبارٽري سان گڏ. ان ۾ ٻه آپٽيڪل ٽرمينل هوندا: هڪ گهٽ زمين جي مدار ۾ ڪميونيڪيشن لاءِ، ٻيو گہرے خلا لاءِ. پهرين کي استعمال ڪرڻو پوندو Differential Phase Shift Keying (DPSK). ٽرانسميٽر 2,88 GHz جي تعدد تي ليزر دال موڪليندو. هن ٽيڪنالاجي کي استعمال ڪندي، هر بٽ کي لڳاتار دال جي مرحلن جي فرق سان انڪوڊ ڪيو ويندو. اهو 2,88 Gbps جي رفتار تي ڪم ڪرڻ جي قابل هوندو، پر ان کي تمام گهڻي طاقت جي ضرورت پوندي. ڊيڪٽر صرف تيز توانائي جي سگنلن ۾ نبض جي فرق کي ڳولي سگھن ٿا، تنهنڪري DPSK زمين جي ويجهو ڪميونيڪيشن لاءِ تمام سٺو ڪم ڪري ٿو، پر اهو گہرے خلا لاءِ بهترين طريقو ناهي، جتي توانائي کي محفوظ ڪرڻ مسئلو آهي. مريخ مان موڪليل سگنل ڌرتيءَ تي پهچڻ سان توانائي وڃائي ويهندو، تنهن ڪري LCRD هڪ وڌيڪ ڪارائتي ٽيڪنالاجي استعمال ڪندو جنهن کي پلس فيز ماڊلوليشن سڏيو ويندو آهي، جنهن کي گہرے خلا سان آپٽيڪل ڪميونيڪيشن جو مظاهرو ڪيو ويندو.

ناسا جا انجنيئر LADEE کي جاچ لاءِ تيار ڪن ٿا

2017 ۾، انجنيئرز فلائيٽ موڊيمس کي تھرمل ويڪيوم چيمبر ۾ آزمايو

"اهو بنيادي طور تي فوٽون جي ڳڻپ آهي،" ابراهيم وضاحت ڪري ٿو. - رابطي لاءِ مختص ڪيل مختصر مدت ڪيترن ئي وقتن ۾ ورهايل آهي. ڊيٽا حاصل ڪرڻ لاء، توهان کي صرف اهو جانچڻ جي ضرورت آهي ته ڇا فوٽونز هر وقفي تي ڊيڪٽر سان ٽڪرايو آهي. اهو ڪيئن آهي ڊيٽا کي FIM ۾ انڪوڊ ڪيو ويو آهي. اهو مورس ڪوڊ وانگر آهي، پر سپر تيز رفتار تي. يا ته اتي ڪنهن خاص لمحي تي فليش آهي يا نه آهي، ۽ پيغام کي فليش جي تسلسل سان انڪوڊ ڪيو ويو آهي. "جيتوڻيڪ اهو DPSK جي ڀيٽ ۾ تمام گهڻو سست آهي، اسان اڃا تائين ڏهه يا سوين ايم بي پي ايس آپٽيڪل ڪميونيڪيشن مهيا ڪري سگهون ٿا جيترو پري مريخ کان،" ابراهيم شامل ڪيو.

يقينن، LCRD پروجيڪٽ نه رڳو اهي ٻه ٽرمينل آهن. ان کي خلا ۾ انٽرنيٽ حب طور ڪم ڪرڻ گهرجي. زمين تي، ٽي اسٽيشنون LCRD سان هلنديون: هڪ نيو ميڪسيڪو ۾ وائيٽ سينڊز تي، هڪ ڪيليفورنيا ۾ ٽيبل مائونٽين تي، ۽ هڪ هوائي ٻيٽ يا مائو تي. خيال اهو آهي ته هڪ گرائونڊ اسٽيشن کان ٻئي تائين سوئچنگ کي جانچڻ جي صورت ۾ جيڪڏهن ڪنهن اسٽيشن تي خراب موسم ٿئي ٿي. مشن پڻ LCRD جي ڪارڪردگي کي ڊيٽا ٽرانسميٽر جي طور تي جانچيندو. هڪ اسٽيشن مان هڪ آپٽيڪل سگنل هڪ سيٽلائيٽ ڏانهن موڪليو ويندو ۽ پوءِ ٻئي اسٽيشن ڏانهن منتقل ڪيو ويندو - سڀ هڪ آپٽيڪل لنڪ ذريعي.

جيڪڏهن ڊيٽا فوري طور تي منتقل نه ٿي سگهي، LCRD ان کي ذخيرو ڪندو ۽ ان کي منتقل ڪندو جڏهن موقعو پيدا ٿئي. جيڪڏهن ڊيٽا تڪڙي آهي يا آن بورڊ اسٽوريج ۾ ڪافي جڳهه نه آهي، LCRD ان کي فوري طور تي پنهنجي Ka-band اينٽينا ذريعي موڪليندو. تنهن ڪري، مستقبل جي ٽرانسميٽر سيٽلائيٽ جو اڳوڻو، LCRD هڪ هائبرڊ ريڊيو-آپٽيڪل سسٽم هوندو. اهو بلڪل اهڙي قسم جو يونٽ آهي جيڪو ناسا کي مريخ جي چوڌاري مدار ۾ رکڻ جي ضرورت آهي هڪ بين الاقوامي نيٽ ورڪ قائم ڪرڻ لاءِ جيڪو 2030s ۾ انساني گہرے خلائي ڳولا جي مدد ڪندو.

مارس آن لائن آڻڻ

گذريل سال کان وٺي، ابراهيم جي ٽيم ٻه مقالا لکيا آهن جن ۾ ڊيپ اسپيس ڪميونيڪيشن جو مستقبل بيان ڪيو ويو آهي، جيڪي مئي 2019 ۾ فرانس ۾ SpaceOps ڪانفرنس ۾ پيش ڪيا ويندا. هڪ عام طور تي ڊيپ اسپيس ڪميونيڪيشن کي بيان ڪري ٿو، ٻيو (“انسان جي ڳولا جي عمر لاءِ مارس بين الاقوامي نيٽ ورڪ - ممڪن مسئلا ۽ حل") انفراسٽرڪچر جو تفصيلي بيان پيش ڪري ٿو جيڪو لال سيارو تي خلابازن لاءِ انٽرنيٽ جهڙي خدمت مهيا ڪرڻ جي قابل آهي.

چوٽي جي سراسري ڊيٽا جي منتقلي جي رفتار جو اندازو لڳ ڀڳ 215 Mbit/s ڊائون لوڊ ڪرڻ لاءِ ۽ 28 Mbit/s اپ لوڊ ڪرڻ لاءِ. مارس انٽرنيٽ ٽن نيٽ ورڪن تي مشتمل هوندو: وائي فائي جيڪو مٿاڇري جي ڳولا واري علائقي کي ڍڪيندو، هڪ سيارو نيٽ ورڪ جيڪو ڊيٽا کي مٿاڇري کان ڌرتيء ڏانهن منتقل ڪري ٿو، ۽ ڌرتي نيٽ ورڪ، هڪ ڊيپ اسپيس ڪميونيڪيشن نيٽ ورڪ ٽن سائيٽن سان گڏ هي ڊيٽا حاصل ڪرڻ ۽ جوابن کي واپس موڪلڻ لاءِ ذميوار آهي. مريخ.

"جڏهن اهڙي انفراسٽرڪچر کي ترقي ڪندي، اتي ڪيترائي مسئلا آهن. اهو قابل اعتماد ۽ مستحڪم هجڻ گهرجي، جيتوڻيڪ وڌ ۾ وڌ فاصلي تي مريخ 2,67 AU. شمسي برتر سنگم جي دور ۾، جڏهن مريخ سج جي پويان لڪائي ٿو، "ابراهام چوي ٿو. اهڙو ميلاپ هر ٻن سالن ۾ ٿئي ٿو ۽ مريخ سان رابطي ۾ مڪمل طور تي خلل پوي ٿو. ”اڄ اسان ان سان مقابلو نٿا ڪري سگهون. سڀئي لينڊنگ ۽ آربيٽل اسٽيشنون جيڪي مريخ تي آهن صرف ٻن هفتن تائين ڌرتيءَ سان رابطو وڃائي ويهن ٿيون. آپٽيڪل ڪميونيڪيشن سان، سولر ڪنيڪشن جي ڪري ڪميونيڪيشن جو نقصان اڃا به ڊگهو ٿيندو، 10 کان 15 هفتا. روبوٽس لاءِ، اهڙا خال خاص طور تي خوفناڪ نه آهن. اهڙي اڪيلائي انهن کي مسئلا پيدا نه ڪندو آهي، ڇاڪاڻ ته اهي بور نه ٿين، اڪيلائي جو تجربو نه ڪن، ۽ انهن کي پنهنجن پيارن کي ڏسڻ جي ضرورت ناهي. پر ماڻهن لاء اهو مڪمل طور تي مختلف آهي.

"تنهنڪري اسان نظرياتي طور تي ٻن مداري ٽرانسميٽرن کي ڪم ڪرڻ جي اجازت ڏيون ٿا جيڪو هڪ گول خط استوا واري مدار ۾ رکيل آهي 17300 ڪلوميٽر مريخ جي مٿاڇري کان،" ابراهيم جاري آهي. مطالعي جي مطابق، انهن جو وزن 1500 ڪلوگرام هر هڪ هجڻ گهرجي، ۽ بورڊ تي ٽرمينل جو هڪ سيٽ هوندو جيڪو X-band، Ka-band، ۽ آپٽيڪل رينج ۾ ڪم ڪري ٿو، ۽ 20-30 kW جي طاقت سان سولر پينلز سان هلندڙ آهي. انهن کي لازمي طور تي Delay Tolerant نيٽورڪ پروٽوڪول جي حمايت ڪرڻ گهرجي - بنيادي طور تي TCP/IP، ڊگھي دير کي سنڀالڻ لاءِ ٺهيل آهي جيڪي ناگزير طور تي بين الاقوامي نيٽ ورڪن ۾ واقع ٿينديون. نيٽ ورڪ ۾ حصو وٺندڙ مداري اسٽيشنون لازمي طور تي سيارو جي مٿاڇري تي خلابازن ۽ گاڏين سان، زميني اسٽيشنن ۽ هڪ ٻئي سان رابطو ڪرڻ جي قابل هجن.

”هي ڪراس ڪپلنگ تمام ضروري آهي ڇاڪاڻ ته اهو 250 Mbps تي ڊيٽا منتقل ڪرڻ لاءِ گهربل اينٽينن جو تعداد گهٽائي ٿو ،“ ابراهيم چوي ٿو. هن جي ٽيم جو اندازو آهي ته ڇهن 250-ميٽر اينٽينن جي هڪ صف جي ضرورت پوندي 34 Mbps ڊيٽا حاصل ڪرڻ لاءِ هڪ مداري ٽرانسميٽر مان. ان جو مطلب اهو آهي ته ناسا کي گہرے خلائي ڪميونيڪيشن سائيٽن تي ٽي اضافي اينٽينا ٺاهڻ جي ضرورت پوندي، پر انهن کي ٺاهڻ ۾ سال لڳن ٿا ۽ تمام مهانگو آهن. ”پر اسان سمجهون ٿا ته ٻه آربيٽل اسٽيشنون ڊيٽا شيئر ڪري سگهن ٿيون ۽ ان کي هڪ ئي وقت 125 ايم بي پي ايس تي موڪلي سگهن ٿيون، هڪ ٽرانسميٽر هڪ اڌ ڊيٽا پيڪيٽ کي موڪلي ٿو ۽ ٻيو موڪلي ٿو،“ ابراهيم چوي ٿو. اڄ به، 34 ميٽر اونهي خلائي ڪميونيڪيشن اينٽينا هڪ ​​ئي وقت چار مختلف خلائي جهازن مان ڊيٽا وصول ڪري سگهن ٿا، جنهن جي نتيجي ۾ ڪم مڪمل ڪرڻ لاءِ ٽن اينٽينن جي ضرورت پوي ٿي. ”آسمان جي ساڳئي علائقي مان ٻه 125 Mbps ٽرانسميشن حاصل ڪرڻ لاءِ ساڳئي نمبر اينٽينن جي ضرورت آهي جيئن هڪ ٽرانسميشن حاصل ڪرڻ لاءِ ،“ ابراهيم وضاحت ڪري ٿو. "وڌيڪ اينٽينا صرف گهربل آهن جيڪڏهن توهان کي تيز رفتار تي گفتگو ڪرڻ جي ضرورت آهي."

شمسي سنگم جي مسئلي کي حل ڪرڻ لاءِ، ابراهيم جي ٽيم سج-مارس/ سج-ڌرتي مدار جي L4/L5 پوائنٽس تي هڪ ٽرانسميٽر سيٽلائيٽ لانچ ڪرڻ جي تجويز ڏني. ان کان پوء، گڏيل دورن دوران، ان جي ذريعي سگنل موڪلڻ جي بدران، سج جي چوڌاري ڊيٽا کي منتقل ڪرڻ لاء استعمال ٿي سگهي ٿو. بدقسمتي سان، هن عرصي دوران رفتار گهٽجي ويندي 100 Kbps. بس ڪر، اهو ڪم ڪندو، پر اهو بيڪار آهي.

ساڳئي وقت ۾، مريخ تي مستقبل جي خلابازن کي ٻلي جي تصوير حاصل ڪرڻ لاء صرف ٽن منٽن کان وڌيڪ انتظار ڪرڻو پوندو، دير جي ڳڻپ نه ڪندي جيڪا 40 منٽن تائين ٿي سگهي ٿي. خوشقسمتيءَ سان، ان کان اڳ جو انسانيت جا عزائم اسان کي ڳاڙهي ڌرتيءَ کان به اڳتي وٺي وڃن، بين الصوبائي انٽرنيٽ اڳ ۾ ئي گهڻو وقت سٺو ڪم ڪندو.

جو ذريعو: www.habr.com