»Prostora za izboljšave radiofrekvenčne tehnologije praktično ni. Konec preprostih rešitev"
26. novembra 2018 ob 22 po moskovskem času je NASA to ponovila - sonda InSight je uspešno pristala na površini Marsa po vstopu v atmosfero, manevrih spuščanja in pristanka, ki so jih kasneje krstili kot "šest minut in pol groze". .” Primeren opis, saj Nasini inženirji niso mogli takoj vedeti, ali je vesoljska sonda uspešno pristala na površju planeta zaradi zakasnitve komunikacije med Zemljo in Marsom približno 53 minute. V tem oknu se InSight ni mogel zanašati na svoje sodobnejše in zmogljivejše antene – vse je bilo odvisno od staromodnih komunikacij UHF (metoda, ki se je dolgo uporabljala v vsem, od televizijskih oddaj in walkie-talkiejev do naprav Bluetooh).
Posledično so bili kritični podatki o stanju InSighta posredovani na radijskih valovih s frekvenco 401,586 MHz na dva satelita -, WALL-E in EVE, ki so nato prenašale podatke s hitrostjo 8 Kbps na 70-metrske antene na Zemlji. Cubesats so izstrelili z isto raketo kot InSight in so jo spremljali na poti na Mars, da bi opazovali pristanek in takoj poslali podatke domov. Drugi Marsovi orbiteri, npr. (MRS), so bili v neprijetnem položaju in sprva niso mogli izmenjati sporočil s pristajalno napravo v realnem času. Da ne rečem, da je bil celoten pristanek odvisen od dveh eksperimentalnih CubeSat-ov, od katerih je bil vsak velik kot kovček, vendar bi MRS lahko podatke iz InSighta posredoval šele po še daljšem čakanju.
Pristanek InSighta je dejansko preizkusil celotno NASA-ino komunikacijsko arhitekturo, Mars Network. Signal pristajalne naprave InSight, oddan satelitom v orbiti, bi tako ali tako dosegel Zemljo, tudi če bi sateliti odpovedali. WALL-E in EVE sta morala takoj posredovati informacije in to jima je uspelo. Če ti CubeSats iz nekega razloga ne bi delovali, je bil MRS pripravljen odigrati svojo vlogo. Vsak je deloval kot vozlišče v omrežju, podobnem internetu, in je usmerjal podatkovne pakete prek različnih terminalov, sestavljenih iz različne opreme. Danes je najučinkovitejši med njimi MRS, ki lahko prenaša podatke s hitrostjo do 6 Mbit/s (in to je trenutni rekord medplanetarnih misij). Toda NASA je morala v preteklosti delovati z veliko počasnejšimi hitrostmi - in bo v prihodnosti potrebovala veliko hitrejši prenos podatkov.
Tako kot vaš ponudnik internetnih storitev tudi NASA omogoča uporabnikom interneta komunikacija z vesoljskimi ladjami v realnem času.
Komunikacijsko omrežje globokega vesolja
Ko se je Nasina prisotnost v vesolju povečevala, so se nenehno pojavljali izboljšani komunikacijski sistemi, ki so pokrivali vedno več prostora: najprej v nizki Zemljini orbiti, nato v geosinhroni orbiti in Luni, kmalu pa so komunikacije segle še globlje v vesolje. Vse se je začelo s surovim prenosnim radijskim sprejemnikom, ki je bil uporabljen za sprejemanje telemetrije iz Explorerja 1, prvega satelita, ki so ga Američani uspešno izstrelili leta 1958, v ameriških vojaških bazah v Nigeriji, Singapurju in Kaliforniji. Počasi, a zanesljivo se je ta osnova razvila v današnje napredne sisteme za sporočanje.
Douglas Abraham, vodja oddelka za strateško in sistemsko predvidevanje v Nasinem direktoratu za medplanetarna omrežja, izpostavlja tri neodvisno razvita omrežja za prenos sporočil v vesolju. Omrežje Near Earth deluje z vesoljskimi plovili v nizki zemeljski orbiti. »Gre za zbirko anten, večinoma od 9 do 12 metrov. Nekaj je večjih, od 15 do 18 metrov,« pove Abraham. Nato je nad Zemljino geosinhrono orbito več satelitov za sledenje in prenos podatkov (TDRS). "Lahko gledajo navzdol v satelite v nizki zemeljski orbiti in komunicirajo z njimi, nato pa te informacije prek TDRS prenesejo na tla," pojasnjuje Abraham. "Ta satelitski sistem za prenos podatkov se imenuje NASA Space Network."
Toda tudi TDRS ni bil dovolj za komunikacijo z vesoljskim plovilom, ki je šlo daleč onkraj orbite Lune, na druge planete. »Zato smo morali ustvariti omrežje, ki pokriva celoten sončni sistem. In to je Deep Space Network (DSN), pravi Abraham. Omrežje Mars je razširitev .
Glede na svojo dolžino in postavitev je DSN najbolj kompleksen izmed naštetih sistemov. V bistvu je to skupek velikih anten, premera od 34 do 70 m. Vsaka od treh mest DSN upravlja več 34-metrskih anten in eno 70-metrsko anteno. Eno mesto se nahaja v Goldstonu (Kalifornija), drugo v bližini Madrida (Španija) in tretje v Canberri (Avstralija). Ta mesta se nahajajo približno 120 stopinj narazen po vsem svetu in zagotavljajo XNUMX-urno pokritost vsem vesoljskim plovilom zunaj geosinhrone orbite.
34-metrske antene so glavna oprema DSN in obstajata dve vrsti: stare visoko učinkovite antene in relativno nove valovodne antene. Razlika je v tem, da ima antena z vodilnimi valovi pet natančnih RF zrcal, ki odbijajo signale po cevi do podzemne nadzorne sobe, kjer je elektronika, ki analizira te signale, bolje zaščitena pred vsemi viri motenj. 34-metrske antene, ki delujejo posamezno ali v skupinah po 2-3 krožnike, lahko zagotovijo večino komunikacij, ki jih potrebuje NASA. Toda za posebne primere, ko razdalje postanejo predolge za celo več 34-metrskih anten, nadzor DSN uporablja 70-metrske pošasti.
"Imajo pomembno vlogo v več aplikacijah," pravi Abraham o velikih antenah. Prvi je, ko je vesoljsko plovilo tako daleč od Zemlje, da bo z njim nemogoče vzpostaviti komunikacijo z manjšim krožnikom. »Dobra primera bi bila misija New Horizons, ki je že letela veliko dlje od Plutona, ali vesoljsko plovilo Voyager, ki se nahaja zunaj sončnega sistema. Le 70-metrske antene jih lahko prebijejo in njihove podatke dostavijo na Zemljo,« pojasnjuje Abraham.
70-metrske antene se uporabljajo tudi, ko vesoljsko plovilo ne more upravljati ojačevalne antene, bodisi zaradi načrtovane kritične situacije, kot je vstop v orbito, ali ker gre kaj hudo narobe. 70-metrska antena je bila na primer uporabljena za varno vrnitev Apolla 13 na Zemljo. Prevzela je tudi slavni stavek Neila Armstronga, "En majhen korak za človeka, en velikanski korak za človeštvo." In še danes DSN ostaja najnaprednejši in najbolj občutljiv komunikacijski sistem na svetu. »Toda iz več razlogov je že dosegel svojo mejo,« opozarja Abraham. – Tehnologije, ki deluje na radijskih frekvencah, praktično ni nikjer izboljšati. Preprostih rešitev zmanjkuje."
Tri zemeljske postaje 120 stopinj narazen
Plošče DSN v Canberri
Kompleks DSN v Madridu
DSN v Goldstonu
Nadzorna soba v Laboratoriju za reaktivni pogon
Radio in kaj bo po njem
Ta zgodba ni nova. Zgodovina komunikacij v globokem vesolju je sestavljena iz nenehnega boja za povečanje frekvenc in skrajšanje valovnih dolžin. Explorer 1 je uporabljal frekvence 108 MHz. NASA je nato predstavila večje antene z boljšim ojačanjem, ki so podpirale frekvence v pasu L, od 1 do 2 GHz. Nato je bil na vrsti S-band, s frekvencami od 2 do 4 GHz, nato pa je agencija prešla na X-band, s frekvencami od 7-11,2 GHz.
Vesoljski komunikacijski sistemi so danes ponovno podvrženi spremembam - zdaj se premikajo na območje 26-40 GHz, Ka-band. "Razlog za ta trend je, da krajše kot so valovne dolžine in višje frekvence, hitrejše je mogoče doseči hitrost prenosa podatkov," pravi Abraham.
Obstajajo razlogi za optimizem, glede na to, da je bil zgodovinski tempo komunikacij v Nasi precej hiter. Raziskovalni članek iz leta 2014 iz Laboratorija za reaktivni pogon ponuja naslednje podatke o prepustnosti za primerjavo: Če bi uporabili komunikacijske tehnologije Explorerja 1 za prenos tipične fotografije iPhone z Jupitra na Zemljo, bi trajalo 460-krat dlje kot vesolje trenutne starosti. Za pionirje 2 in 4 iz šestdesetih let prejšnjega stoletja bi bilo potrebnih 1960 let. Mariner 633 iz leta 000 bi to storil v 9 urah. Danes bo MRS potreboval tri minute.
Edina težava je seveda v tem, da količina podatkov, ki jih sprejmejo vesoljska plovila, raste tako hitro kot, če ne celo hitreje, kot rastejo njihove prenosne zmogljivosti. V 40 letih delovanja sta Voyagerja 1 in 2 proizvedla 5 TB informacij. Satelit NISAR Earth Science, ki bo izstreljen leta 2020, bo proizvedel 85 TB podatkov na mesec. In če so zemeljski sateliti tega povsem sposobni, je prenos takšne količine podatkov med planeti povsem druga zgodba. Tudi razmeroma hiter MRS bo 85 let na Zemljo prenašal 20 TB podatkov.
»Pričakovane hitrosti prenosa podatkov za raziskovanje Marsa v poznih 2020-ih in zgodnjih 2030-ih bodo 150 Mb/s ali višje, zato se lotimo matematike,« pravi Abraham. – Če lahko vesoljsko plovilo razreda MRS na največji razdalji od nas do Marsa pošlje približno 1 Mbit/s na 70-metrsko anteno na Zemlji, potem za organizacijo komunikacije s hitrostjo 150 Mbit/s niz 150 70-metrskih potrebne bodo antene. Ja, seveda se lahko domislimo pametnih načinov, kako to nesmiselno količino nekoliko zmanjšati, a problem očitno obstaja: organizirati medplanetarne komunikacije s hitrostjo 150 Mbps je izjemno težko. Poleg tega nam zmanjkuje dovoljenih frekvenc.”
Kot dokazuje Abraham, bo z delovanjem v S-pasu ali X-pasu ena misija s hitrostjo 25 Mb/s zasedla celoten razpoložljivi spekter. V Ka-pasu je več prostora, vendar bosta samo dva Marsova satelita s prepustnostjo 150 Mbit/s zasedla celoten spekter. Preprosto povedano, medplanetarni internet bo za delovanje potreboval več kot le radijske sprejemnike – temeljil bo na laserjih.
Pojav optičnih komunikacij
Laserji se slišijo futuristično, vendar idejo o optičnih komunikacijah lahko izsledimo nazaj do patenta, ki ga je v osemdesetih letih prejšnjega stoletja vložil Alexander Graham Bell. Bell je razvil sistem, v katerem je bila sončna svetloba, usmerjena v zelo ozek žarek, usmerjena na odsevno diafragmo, ki je vibrirala zaradi zvokov. Vibracije so povzročile razlike v svetlobi, ki je prehajala skozi lečo v grobi fotodetektor. Spremembe upora fotodetektorja so spremenile tok, ki teče skozi telefon.
Sistem je bil nestabilen, glasnost je bila zelo nizka in Bell je sčasoma opustil idejo. Toda skoraj 100 let pozneje so se Nasini inženirji, oboroženi z laserji in optičnimi vlakni, vrnili k temu staremu konceptu.
»Poznali smo omejitve radiofrekvenčnih sistemov, zato smo v JPL v poznih sedemdesetih in zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja začeli razpravljati o možnosti prenosa sporočil iz globokega vesolja z uporabo vesoljskih laserjev,« je dejal Abraham. Da bi bolje razumeli, kaj je in kaj ni mogoče v optičnih komunikacijah v globokem vesolju, je laboratorij v poznih osemdesetih letih prejšnjega stoletja začel štiriletno študijo Deep Space Relay Satellite System (DSRSS). Študija je morala odgovoriti na kritična vprašanja: kaj pa vreme in težave z vidljivostjo (navsezadnje lahko radijski valovi zlahka prehajajo skozi oblake, medtem ko laserji ne)? Kaj pa, če kot sonde Sonce-Zemlja postane preoster? Ali lahko detektor na Zemlji loči šibek optični signal od sončne svetlobe? In končno, koliko bo vse to stalo in ali se bo splačalo? »Še vedno iščemo odgovore na ta vprašanja,« priznava Abraham. "Vendar pa odgovori vse bolj podpirajo možnost optičnega prenosa podatkov."
DSRSS je predlagal, da bi bila točka, ki se nahaja nad Zemljino atmosfero, najbolj primerna za optične in radijske komunikacije. Navedeno je bilo, da bo optični komunikacijski sistem, nameščen na orbitalni postaji, deloval bolje kot katera koli zemeljska arhitektura, vključno z ikoničnimi 70-metrskimi antenami. V nizki zemeljski orbiti je bilo načrtovano namestiti 10-metrsko anteno in jo nato dvigniti na geosinhrono. Vendar pa je bil strošek takšnega sistema, sestavljenega iz satelita s krožnikom, nosilne rakete in petih uporabniških terminalov, previsok. Poleg tega študija ni vključevala niti stroškov potrebnega pomožnega sistema, ki bi začel delovati v primeru okvare satelita.
Laboratorij je za ta sistem začel preučevati zemeljsko arhitekturo, opisano v poročilu Laboratorijeve zemeljske napredne tehnološke študije (GBATS), ki je bila izvedena približno ob istem času kot DRSS. Ljudje, ki delajo na GBATS, so pripravili dva alternativna predloga. Prva je postavitev šestih postaj z 10-metrskimi antenami in metrskimi rezervnimi antenami, ki se nahajajo za 60 stopinj narazen vzdolž celotnega ekvatorja. Postaje so morale biti zgrajene na gorskih vrhovih, kjer je bilo vsaj 66 % dni v letu jasno vreme. Tako bodo 2-3 postaje vedno vidne vsakemu vesoljskemu plovilu in imele bodo različno vreme. Druga možnost je devet postaj, združenih v skupine po tri, ki se nahajajo 120 stopinj druga od druge. Postaje znotraj vsake skupine bi morale biti med seboj oddaljene 200 km, tako da bi bile v neposredni vidljivosti, vendar v različnih vremenskih celicah.
Obe arhitekturi GBATS sta bili cenejši od vesoljskega pristopa, vendar sta imeli tudi težave. Prvič, ker so morali signali potovati skozi zemeljsko atmosfero, bi bil dnevni sprejem zaradi osvetljenega neba precej slabši kot nočni. Kljub premišljeni ureditvi bodo optične zemeljske postaje odvisne od vremena. Vesoljsko plovilo, ki bo z laserjem usmerilo zemeljsko postajo, se bo sčasoma moralo prilagoditi slabim vremenskim razmeram in znova vzpostaviti komunikacijo z drugo postajo, ki je ne zakrivajo oblaki.
Ne glede na težave pa sta projekta DSRSS in GBATS postavila teoretične temelje za optične sisteme za komunikacije v globokem vesolju in sodoben razvoj inženirjev pri Nasi. Preostalo je le zgraditi tak sistem in pokazati njegovo delovanje. Na srečo je bilo to le nekaj mesecev stran.
Izvedba projekta
Takrat je optični prenos podatkov v vesolju že potekal. Prvi poskus je bil izveden leta 1992, ko se je sonda Galileo usmerila proti Jupitru in svojo kamero visoke ločljivosti obrnila proti Zemlji, da bi uspešno sprejela niz laserskih impulzov, poslanih iz 60-cm teleskopa na observatoriju Table Mountain in iz 1,5-metrskega observatorija. Optični teleskop USAF Starfire v Novi Mehiki. V tem trenutku je bil Galileo 1,4 milijona km od Zemlje, vendar sta oba laserska žarka zadela njegovo kamero.
Japonski in evropski vesoljski agenciji je prav tako uspelo vzpostaviti optično komunikacijo med zemeljskimi postajami in sateliti v Zemljini orbiti. Nato jim je uspelo vzpostaviti 50 Mbps povezavo med obema satelitoma. Pred nekaj leti je nemška ekipa vzpostavila koherentno dvosmerno optično povezavo 5,6 Gbps med satelitom NFIRE v zemeljski orbiti in zemeljsko postajo na Tenerifih v Španiji. Toda vsi ti primeri so bili povezani z nizkozemeljsko orbito.
Prva optična povezava, ki povezuje zemeljsko postajo in vesoljsko plovilo v orbiti blizu drugega planeta v sončnem sistemu, je bila vzpostavljena januarja 2013. Črno-bela slika Mone Lise velikosti 152 x 200 slikovnih pik je bila poslana s postaje za lasersko določanje satelitov naslednje generacije v NASA Goddard Space Flight Center na Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) pri 300 bps. Komunikacija je bila enosmerna. LRO je poslal sliko, ki jo je prejel z Zemlje, nazaj prek običajnih radijskih komunikacij. Slika je potrebovala malo popravka programske napake, vendar jo je bilo zlahka prepoznati tudi brez tega kodiranja. In takrat je bila že načrtovana izstrelitev močnejšega sistema na Luno.
Iz projekta Lunar Reconnaissance Orbiter iz leta 2013: Za čiščenje informacij pred napakami pri prenosu, ki jih povzroči zemeljska atmosfera (levo), so znanstveniki iz Centra za vesoljske polete Goddard uporabili popravljanje napak Reed-Solomon (desno), ki se pogosto uporablja na CD-jih in DVD-jih. Pogoste napake vključujejo manjkajoče slikovne pike (bele) in napačne signale (črne). Bela črta označuje kratek premor v prenosu.
«(LADEE) je vstopil v lunino orbito 6. oktobra 2013 in le teden dni kasneje izstrelil svoj impulzni laser za prenos podatkov. Nasa je tokrat poskušala organizirati dvosmerno komunikacijo s hitrostjo 20 Mbit/s v drugo smer in rekordno hitrostjo 622 Mbit/s v drugo smer. Edina težava je bila kratka življenjska doba misije. Optične komunikacije LRO so delovale le nekaj minut naenkrat. LADEE je izmenjeval podatke s svojim laserjem 16 ur v 30 dneh. To stanje naj bi se spremenilo z izstrelitvijo satelita Laser Communications Demonstration (LCRD), ki je načrtovan za junij 2019. Njegovo poslanstvo je pokazati, kako bodo delovali prihodnji komunikacijski sistemi v vesolju.
LCRD se razvija v Nasinem Laboratoriju za reaktivni pogon v sodelovanju z MIT-ovim laboratorijem Lincoln. Imel bo dva optična terminala: enega za komunikacije v nizki zemeljski orbiti, drugega za globoko vesolje. Prvi bo moral uporabiti diferencialno fazno premikanje (DPSK). Oddajnik bo pošiljal laserske impulze na frekvenci 2,88 GHz. Z uporabo te tehnologije bo vsak bit kodiran s fazno razliko zaporednih impulzov. Deloval bo lahko s hitrostjo 2,88 Gbps, vendar bo to zahtevalo veliko energije. Detektorji lahko zaznajo le razlike v impulzu v visokoenergijskih signalih, zato DPSK deluje odlično za komunikacije v bližini Zemlje, ni pa najboljša metoda za globoko vesolje, kjer je shranjevanje energije problematično. Signal, poslan z Marsa, bo izgubil energijo do trenutka, ko bo prišel do Zemlje, zato bo LCRD uporabil učinkovitejšo tehnologijo, imenovano impulzna fazna modulacija, da bi prikazal optično komunikacijo z globokim vesoljem.
Nasini inženirji pripravljajo LADEE za testiranje
Leta 2017 so inženirji preizkusili letalske modeme v toplotni vakuumski komori
»V bistvu gre za štetje fotonov,« pojasnjuje Abraham. – Kratko obdobje, namenjeno komunikaciji, je razdeljeno na več časovnih obdobij. Za pridobitev podatkov morate preprosto preveriti, ali so fotoni v vsakem intervalu trčili v detektor. Tako so podatki kodirani v FIM.« Je kot Morsejeva abeceda, vendar pri super visoki hitrosti. Bodisi je v določenem trenutku blisk ali pa ga ni, sporočilo pa je kodirano z zaporedjem bliskov. "Čeprav je to veliko počasnejše od DPSK, lahko še vedno zagotovimo na desetine ali stotine Mbps optičnih komunikacij tako daleč, kot je Mars," dodaja Abraham.
Seveda pa projekt LCRD nista le ta dva terminala. Deloval naj bi tudi kot internetno vozlišče v vesolju. Na tleh bodo tri postaje delovale z LCRD: ena na White Sands v Novi Mehiki, ena na Table Mountain v Kaliforniji in ena na otoku Hawaii ali Maui. Ideja je preizkusiti preklop z ene zemeljske postaje na drugo, če se na eni od postaj pojavi slabo vreme. Misija bo tudi preizkusila delovanje LCRD kot oddajnika podatkov. Optični signal ene od postaj bo poslan na satelit in nato poslan na drugo postajo – vse prek optične povezave.
Če podatkov ni mogoče prenesti takoj, jih bo LCRD shranil in prenesel, ko bo za to priložnost. Če so podatki nujni ali v pomnilniku na vozilu ni dovolj prostora, jih bo LCRD nemudoma poslal prek svoje antene Ka-band. Torej, predhodnik prihodnjih oddajnih satelitov, LCRD bo hibridni radijsko-optični sistem. Natančno takšno enoto mora NASA postaviti v orbito okoli Marsa, da bi vzpostavila medplanetarno omrežje, ki bo podpiralo človeško raziskovanje globokega vesolja v 2030-ih letih.
Predstavitev Marsa na spletu
V preteklem letu je Abrahamova ekipa napisala dva dokumenta, ki opisujeta prihodnost komunikacij v globokem vesolju, ki bosta predstavljena na konferenci SpaceOps v Franciji maja 2019. Eden opisuje komunikacije v globokem vesolju na splošno, drugi (“") ponuja podroben opis infrastrukture, ki lahko astronavtom na Rdečem planetu zagotovi storitev, podobno internetu.
Ocene najvišje povprečne hitrosti prenosa podatkov so bile okoli 215 Mbit/s za prenos in 28 Mbit/s za nalaganje. Marsov internet bo sestavljen iz treh omrežij: WiFi, ki pokriva območje raziskovanja površja, planetarnega omrežja, ki prenaša podatke s površja na Zemljo, in zemeljskega omrežja, komunikacijskega omrežja globokega vesolja s tremi mesti, odgovornimi za prejemanje teh podatkov in pošiljanje odgovorov nazaj Mars.
»Pri razvoju takšne infrastrukture je veliko težav. Biti mora zanesljiv in stabilen tudi pri največji razdalji do Marsa 2,67 AU. v obdobjih solarne superiorne konjunkcije, ko se Mars skrije za Sonce,« pravi Abraham. Takšna konjunkcija se zgodi vsaki dve leti in popolnoma prekine komunikacijo z Marsom. »Danes se s tem ne moremo spopasti. Vse pristajalne in orbitalne postaje, ki so na Marsu, preprosto izgubijo stik z Zemljo za približno dva tedna. Pri optičnih komunikacijah bodo izgube komunikacije zaradi sončne povezljivosti še daljše, od 10 do 15 tednov.” Za robote takšne vrzeli niso posebej strašljive. Takšna izolacija jim ne povzroča težav, saj se ne dolgočasijo, ne doživljajo osamljenosti in se jim ni treba videvati z najdražjimi. Toda za ljudi je popolnoma drugače.
"Zato teoretično dopuščamo zagon dveh orbitalnih oddajnikov, nameščenih v krožni ekvatorialni orbiti 17300 km nad površjem Marsa," nadaljuje Abraham. Po študiji naj bi tehtali 1500 kg vsak, na krovu pa naj bi imeli nabor terminalov, ki delujejo v X-pasu, Ka-pasu in optičnem območju, napajali pa naj bi jih solarni paneli z močjo 20-30 kW. Podpirati morajo omrežni protokol, odporen na zamude – v bistvu TCP/IP, zasnovan za obvladovanje dolgih zamud, do katerih bo neizogibno prišlo v medplanetarnih omrežjih. Orbitalne postaje, ki sodelujejo v omrežju, morajo biti sposobne komunicirati z astronavti in vozili na površju planeta, z zemeljskimi postajami in med seboj.
"Ta navzkrižna povezava je zelo pomembna, ker zmanjša število anten, potrebnih za prenos podatkov pri 250 Mbps," pravi Abraham. Njegova ekipa ocenjuje, da bi za sprejem 250 Mbps podatkov iz enega od orbitalnih oddajnikov potreboval niz šestih 34-metrskih anten. To pomeni, da bo NASA morala zgraditi tri dodatne antene na komunikacijskih lokacijah v globokem vesolju, vendar za njihovo izdelavo traja leta in so izjemno drage. "Menimo pa, da bi lahko dve orbitalni postaji delili podatke in jih pošiljali hkrati s hitrostjo 125 Mbps, pri čemer bi en oddajnik poslal eno polovico podatkovnega paketa, drugi pa drugo," pravi Abraham. Celo danes lahko 34-metrske komunikacijske antene za globoko vesolje hkrati sprejemajo podatke iz štirih različnih vesoljskih plovil hkrati, zaradi česar so za dokončanje naloge potrebne tri antene. »Sprejemanje dveh 125 Mbps prenosov z istega območja neba zahteva enako število anten kot sprejem enega prenosa,« pojasnjuje Abraham. "Več anten je potrebnih samo, če morate komunicirati pri višjih hitrostih."
Da bi rešili problem sončne konjunkcije, je Abrahamova ekipa predlagala izstrelitev oddajnega satelita na točke L4/L5 orbite Sonce-Mars/Sonce-Zemlja. Nato bi ga lahko v obdobjih konjunkcije uporabili za prenos podatkov okoli Sonca, namesto da bi preko njega pošiljali signale. Na žalost bo v tem obdobju hitrost padla na 100 Kbps. Preprosto povedano, delovalo bo, vendar je zanič.
Medtem bodo morali bodoči astronavti na Marsu čakati nekaj več kot tri minute, da prejmejo fotografijo mucka, ne da bi upoštevali zamude, ki bi lahko bile tudi do 40 minut. Na srečo, preden nas ambicije človeštva popeljejo še dlje od Rdečega planeta, bo medplanetarni internet večino časa že dobro deloval.
Vir: www.habr.com