"Takriban hakuna mahali pa kuboresha teknolojia inayofanya kazi kwenye masafa ya redio. Suluhisho Rahisi Mwisho"
Mnamo Novemba 26, 2018 saa 22:53 jioni kwa saa za Moscow, NASA ilifanikiwa tena - uchunguzi wa InSight ulifanikiwa kutua kwenye uso wa Mirihi baada ya kuingia tena, kushuka na ujanja wa kutua, ambao baadaye uliitwa "dakika sita na nusu za kutisha." Maelezo yanayofaa, kwa sababu wahandisi wa NASA hawakuweza kujua mara moja ikiwa uchunguzi wa anga ulifanikiwa kutua kwenye uso wa sayari, kutokana na kuchelewa kwa muda katika mawasiliano kati ya Dunia na Mirihi, ambayo ilikuwa takriban dakika 8,1. Wakati wa dirisha hili, InSight haikuweza kutegemea antena zake za kisasa zaidi na zenye nguvu - kila kitu kilitegemea mawasiliano ya zamani ya UHF (njia hii imetumika kwa muda mrefu katika kila kitu kutoka kwa matangazo ya TV na walkie-talkies hadi vifaa vya Bluetooh).
Kama matokeo, data muhimu juu ya hali ya InSight ilipitishwa kwenye mawimbi ya redio na mzunguko wa 401,586 MHz hadi satelaiti mbili -, WALL-E na EVE, ambayo kisha ilisambaza data kwa kasi ya 8 Kbps hadi antena za mita 70 ziko duniani. Cubesats zilirushwa kwa roketi sawa na InSight, na waliandamana nayo katika safari yake ya kwenda Mirihi ili kuangalia kutua na kusambaza data kurudi nyumbani mara moja. Meli nyingine za Martian zinazozunguka, kama vile (MRS), walikuwa katika hali mbaya na hawakuweza kwanza kutoa ujumbe wa wakati halisi na mpangaji. Bila kusema kwamba kutua kote kunategemea Cubesats mbili za ukubwa wa koti kila moja, lakini MRS ingeweza tu kusambaza data kutoka kwa InSight baada ya kusubiri kwa muda mrefu zaidi.
Kutua kwa InSight kwa kweli kuliweka usanifu mzima wa mawasiliano wa NASA, "Mtandao wa Mars", kwenye mtihani. Mawimbi kutoka kwa kifaa cha kutua cha InSight, yanayotumwa kwa satelaiti zinazozunguka, ingalifika Duniani hata hivyo, hata kama setilaiti hizo zingeshindwa. WALL-E na EVE zilihitajika kwa uhamishaji wa habari wa papo hapo, na walifanya hivyo. Ikiwa Cubsat hizi hazikufanya kazi kwa sababu fulani, MRS alikuwa tayari kutekeleza jukumu lao. Kila moja yao ilifanya kama nodi kwenye mtandao unaofanana na mtandao, ikielekeza pakiti za data kupitia vituo tofauti vilivyoundwa na vifaa tofauti. Leo, ufanisi zaidi kati yao ni MRS, yenye uwezo wa kusambaza data kwa kasi hadi 6 Mbps (na hii ndiyo rekodi ya sasa ya misheni ya interplanetary). Walakini, NASA imelazimika kufanya kazi kwa kasi ndogo zaidi hapo awali - na itahitaji uhamishaji wa data haraka zaidi katika siku zijazo.
Kama ISP wako, NASA inaruhusu watumiaji wa Mtandao kufanya hivyo mawasiliano na spacecraft katika muda halisi.
Mtandao wa Nafasi ya kina
Kwa kuongezeka kwa uwepo wa NASA katika nafasi, mifumo ya mawasiliano iliyoboreshwa inaonekana mara kwa mara, ikifunika nafasi zaidi na zaidi: kwanza ilikuwa obiti ya chini ya Dunia, kisha mzunguko wa geosynchronous na Mwezi, na hivi karibuni mawasiliano yalikwenda zaidi katika nafasi. Yote ilianza na redio ghafi ya mkono ambayo ilitumia vituo vya kijeshi vya Marekani nchini Nigeria, Singapore, na California kupokea telemetry kutoka Explorer 1, setilaiti ya kwanza iliyofanikiwa kurushwa na Wamarekani mwaka wa 1958. Polepole lakini kwa hakika, msingi huu umebadilika na kuwa mifumo ya kisasa ya utumaji ujumbe.
Douglas Abraham, mkuu wa utabiri wa kimkakati na mifumo katika Kurugenzi ya Mtandao wa Sayari za NASA, anaangazia mitandao mitatu iliyojitegemea ya kutuma ujumbe angani. Mtandao wa Near Earth hufanya kazi na vyombo vya anga katika obiti ya chini ya Dunia. "Ni seti ya antena, nyingi ni 9m hadi 12m. Kuna chache kubwa, 15m hadi 18m," anasema Abraham. Kisha, juu ya obiti ya geosynchronous ya Dunia, kuna satelaiti kadhaa za ufuatiliaji na data (TDRS). "Wanaweza kutazama chini kwenye setilaiti zilizo katika mzunguko wa chini wa Dunia na kuwasiliana nao, na kisha kusambaza habari hizi kupitia TDRS hadi ardhini," aeleza Abraham. "Mfumo huu wa kusambaza data wa setilaiti unaitwa mtandao wa anga wa NASA."
Lakini hata TDRS haikutosha kuwasiliana na chombo kilichoenda mbali zaidi ya mzunguko wa Mwezi hadi sayari nyingine. "Kwa hivyo tulilazimika kuunda mtandao unaofunika mfumo mzima wa jua. Na huu ni mtandao wa Deep Space, DSN,β anasema Abraham. Mtandao wa Martian ni kiendelezi .
Kwa kuzingatia kiwango na mipango, DSN ndio ngumu zaidi ya mifumo iliyoorodheshwa. Kwa kweli, hii ni seti ya antenna kubwa, kutoka 34 hadi 70 m kwa kipenyo. Kila moja ya tovuti tatu za DSN ina antena kadhaa za 34m na antena moja ya 70m. Tovuti moja iko Goldstone (California), nyingine karibu na Madrid (Hispania), na ya tatu huko Canberra (Australia). Tovuti hizi ziko tofauti kwa takriban digrii 120 kote ulimwenguni, na hutoa ufikiaji wa XNUMX/XNUMX kwa vyombo vyote vya anga nje ya obiti ya geosynchronous.
Antena za 34m ni vifaa vya msingi vya DSN na ziko katika aina mbili: antena za zamani za ufanisi wa hali ya juu na antena mpya za mwongozo wa wimbi. Tofauti ni kwamba antena ya wimbi ina vioo vitano sahihi vya RF vinavyoonyesha ishara chini ya bomba hadi kwenye chumba cha kudhibiti chini ya ardhi, ambapo vifaa vya elektroniki vinavyochambua ishara hizo zinalindwa vyema kutoka kwa vyanzo vyote vya kuingiliwa. Antena za mita 34, zikifanya kazi kibinafsi au kwa vikundi vya sahani 2-3, zinaweza kutoa mawasiliano mengi yanayohitajika na NASA. Lakini kwa hali maalum ambapo umbali unakuwa mrefu sana hata kwa antena chache za 34m, usimamizi wa DSN hutumia monsters 70m.
"Wana jukumu muhimu katika visa kadhaa," Abraham asema juu ya antena kubwa. Ya kwanza ni wakati chombo kiko mbali sana na Dunia kwamba haitawezekana kuanzisha mawasiliano nayo kwa kutumia sahani ndogo. βMifano mizuri itakuwa misheni ya New Horizons, ambayo tayari imeruka mbali zaidi ya Pluto, au chombo cha anga cha Voyager, ambacho kiko nje ya mfumo wa jua. Ni antena za mita 70 pekee ndizo zinazoweza kupita kwao na kupeleka data zao Duniani, "anafafanua Abraham.
Sahani za mita 70 pia hutumika wakati chombo hakiwezi kutumia antena ya nyongeza, ama kwa sababu ya hali mbaya iliyopangwa kama vile kuingia kwenye obiti, au kwa sababu kuna kitu kibaya sana. Antenna ya mita 70, kwa mfano, ilitumiwa kurudi kwa usalama Apollo 13 duniani. Pia alikubali mstari maarufu wa Neil Armstrong, "Hatua ndogo kwa mwanadamu, hatua kubwa kwa wanadamu." Na hata leo, DSN inabaki kuwa mfumo wa mawasiliano wa hali ya juu na nyeti zaidi ulimwenguni. βLakini kwa sababu nyingi, tayari imefikia kikomo chake,β aonya Abraham. "Karibu hakuna mahali popote pa kuboresha teknolojia ambayo inafanya kazi kwenye masafa ya redio. Suluhu rahisi zinaisha."
Vituo vitatu vya ardhini kwa umbali wa digrii 120
Sahani za DSN huko Canberra
DSN complex huko Madrid
DSN katika Goldstone
Chumba cha kudhibiti katika Maabara ya Jet Propulsion
Redio na kinachokuja baada yake
Hadithi hii sio mpya. Historia ya mawasiliano ya anga ya kina ina mapambano ya mara kwa mara ya kuongeza masafa na kufupisha urefu wa mawimbi. Kivinjari 1 kinatumia masafa ya 108 MHz. Kisha NASA ilianzisha antena kubwa zaidi, zilizopatikana vyema ambazo ziliauni masafa kutoka kwa bendi ya L, kutoka 1 hadi 2 GHz. Kisha ikaja zamu ya bendi ya S, na masafa kutoka 2 hadi 4 GHz, na kisha wakala akabadilisha bendi ya X, na masafa ya 7-11,2 GHz.
Leo, mifumo ya mawasiliano ya anga inabadilika tena - sasa inahamia bendi ya 26-40 GHz, Ka-band. "Sababu ya mwelekeo huu ni kwamba jinsi urefu wa mawimbi unavyopungua na jinsi masafa yanavyoongezeka, ndivyo viwango vingi vya data unavyoweza kupata," anasema Abraham.
Kuna sababu za kuwa na matumaini, ikizingatiwa kwamba kihistoria kasi ya maendeleo ya mawasiliano katika NASA imekuwa kubwa sana. Karatasi ya utafiti ya 2014 kutoka kwa Maabara ya Jet Propulsion inataja data ifuatayo ya matokeo kwa kulinganisha: ikiwa tungetumia teknolojia ya mawasiliano ya Explorer 1 kuhamisha picha ya kawaida ya iPhone kutoka Jupiter hadi Duniani, itachukua muda mrefu mara 460 kuliko Ulimwengu wa sasa wa umri. Waanzilishi 2 na 4 kutoka miaka ya 1960 wangechukua miaka 633. Mariner 000 kutoka 9 angeifanya kwa masaa 1971. Leo itamchukua MPC dakika tatu.
Tatizo pekee, bila shaka, ni kwamba kiasi cha data iliyopokelewa na vyombo vya angani inakua haraka vile vile, ikiwa sio haraka kuliko ukuaji wa uwezo wa upitishaji. Zaidi ya miaka 40 ya operesheni, Voyagers 1 na 2 ilizalisha 5 TB ya habari. Satelaiti ya Sayansi ya Dunia ya NISAR, iliyopangwa kuzinduliwa mnamo 2020, itazalisha 85 TB ya data kwa mwezi. Na ikiwa satelaiti za Dunia zina uwezo wa kufanya hivyo, kuhamisha kiasi kama hicho cha data kati ya sayari ni hadithi tofauti kabisa. Hata MRS ya haraka itasambaza 85 TB ya data duniani kwa miaka 20.
"Kadirio la viwango vya uhamishaji wa data kwa ajili ya uchunguzi wa Mirihi mwishoni mwa miaka ya 2020 na mwanzoni mwa 2030 vitakuwa Mbps 150 au zaidi, kwa hivyo tufanye hesabu," anasema Abraham. - Iwapo chombo cha anga za juu cha daraja la MPC kilicho katika umbali wa juu kabisa kutoka kwetu hadi Mirihi kinaweza kutuma takriban Mbps 1 kwa antena ya mita 70 duniani, basi safu ya antena 150 za mita 150 itahitajika kuanzisha mawasiliano kwa kasi ya 70 Mbps. . Ndio, kwa kweli, tunaweza kuja na njia za busara za kupunguza kiasi hiki cha upuuzi kidogo, lakini shida iko wazi: kuandaa mawasiliano ya sayari kwa kasi ya 150 Mbps ni ngumu sana. Kwa kuongezea, tunaishiwa na wigo wa masafa yanayoruhusiwa.
Kama Abraham anavyoonyesha, akifanya kazi kwenye bendi ya S au X, misheni moja yenye uwezo wa Mbps 25 itachukua wigo mzima unaopatikana. Kuna nafasi zaidi katika Ka-band, lakini ni satelaiti mbili tu za Mirihi zilizo na kipimo data cha 150 Mbps zitachukua wigo mzima. Kuweka tu, mtandao wa sayari itahitaji zaidi ya redio kufanya kazi - itategemea lasers.
Ujio wa mawasiliano ya macho
Lasers zinasikika kuwa za siku zijazo, lakini wazo la mawasiliano ya macho linaweza kufuatiliwa hadi kwenye hataza iliyowasilishwa na Alexander Graham Bell katika miaka ya 1880. Bell alibuni mfumo ambao mwangaza wa jua, unaolenga mwangaza mwembamba sana, ulielekezwa kwenye diaphragm inayoakisi ambayo ilitetemeka kwa sababu ya sauti. Mitetemo hiyo ilisababisha mabadiliko katika mwanga unaopita kwenye lenzi hadi kwenye kitambua picha ghafi. Mabadiliko katika upinzani wa photodetector iliyopita sasa inapita kupitia simu.
Mfumo haukuwa thabiti, sauti ilikuwa ya chini sana, na Bell hatimaye aliacha wazo hili. Lakini karibu miaka 100 baadaye, wakiwa na lasers na fiber optics, wahandisi wa NASA wamerudi kwenye dhana hiyo ya zamani.
"Tulifahamu mapungufu ya mifumo ya RF, kwa hiyo mwishoni mwa miaka ya 1970, mapema miaka ya 1980, JPL ilianza kujadili uwezekano wa kupeleka ujumbe kutoka nafasi ya kina kwa kutumia lasers za anga," Abraham alisema. Ili kuelewa vyema zaidi kile kinachowezekana na kisichowezekana katika mawasiliano ya anga ya juu, maabara iliagiza utafiti wa miaka minne, Mfumo wa Satellite wa Deep Space Relay (DSRSS), mwishoni mwa miaka ya 1980. Utafiti ulipaswa kujibu maswali muhimu: vipi kuhusu hali ya hewa na matatizo ya kuonekana (baada ya yote, mawimbi ya redio yanaweza kupita kwa urahisi kupitia mawingu, wakati lasers haiwezi)? Je, iwapo pembe ya Sun-Earth-probe inakuwa kali sana? Je, kigunduzi duniani kitatofautisha ishara dhaifu ya macho kutoka kwa mwanga wa jua? Na hatimaye, hii yote itagharimu kiasi gani na itastahili? βBado tunatafuta majibu ya maswali hayo,β Abraham akiri. "Walakini, majibu yanazidi kudhibitisha uwezekano wa usambazaji wa data ya macho."
DSRSS ilipendekeza kuwa sehemu iliyo juu ya angahewa ya Dunia ingefaa zaidi kwa mawasiliano ya macho na redio. Ilidaiwa kuwa mfumo wa mawasiliano wa macho uliowekwa kwenye kituo cha obiti ungefanya kazi vizuri zaidi kuliko usanifu wowote wa nchi kavu, ikiwa ni pamoja na antena za mita 70. Ilitakiwa kupeleka sahani ya mita 10 katika obiti ya karibu ya Dunia, na kisha kuiinua kwa geosynchronous. Walakini, gharama ya mfumo kama huo - inayojumuisha satelaiti iliyo na sahani, roketi ya uzinduzi na vituo vitano vya watumiaji - ilikuwa kubwa. Aidha, utafiti huo haukujumuisha hata gharama ya mfumo wa msaidizi muhimu, ambao ungeanza kufanya kazi katika tukio la kushindwa kwa satelaiti.
Kama mfumo huu, Maabara ilianza kuangalia usanifu wa ardhini uliofafanuliwa katika Utafiti wa Teknolojia ya Juu wa Msingi (GBATS) uliofanywa kwenye Maabara wakati sawa na DRSS. Watu waliofanya kazi kwenye GBATS walikuja na mapendekezo mawili mbadala. Ya kwanza ni ufungaji wa vituo sita na antena za mita 10 na antena za vipuri vya mita, ziko umbali wa digrii 60 kutoka kwa kila mmoja karibu na ikweta. Vituo vilipaswa kujengwa kwenye vilele vya milima, ambapo angalau 66% ya siku za mwaka zilikuwa wazi. Kwa hivyo, vituo 2-3 vitaonekana kila wakati kwa chombo chochote, na watakuwa na hali ya hewa tofauti. Chaguo la pili ni vituo tisa, vilivyowekwa katika makundi ya tatu, na iko digrii 120 kutoka kwa kila mmoja. Vituo ndani ya kila kikundi vinapaswa kuwa umbali wa kilomita 200 ili wawe kwenye mstari wa kuona, lakini katika seli tofauti za hali ya hewa.
Usanifu wote wa GBATS ulikuwa wa bei nafuu kuliko mbinu ya nafasi, lakini pia walikuwa na matatizo. Kwanza, kwa sababu ishara zilipaswa kupita kwenye angahewa la Dunia, mapokezi ya mchana yangekuwa mabaya zaidi kuliko mapokezi ya usiku kutokana na anga yenye mwanga. Licha ya mpangilio wa wajanja, vituo vya macho vya chini vitategemea hali ya hewa. Chombo cha anga kinacholenga leza kwenye kituo cha ardhini hatimaye kitalazimika kukabiliana na hali mbaya ya hewa na kuanzisha tena mawasiliano na kituo kingine ambacho hakijafichwa na mawingu.
Hata hivyo, bila kujali matatizo, miradi ya DSRSS na GBATS iliweka msingi wa kinadharia kwa mifumo ya kina ya macho na maendeleo ya kisasa ya wahandisi katika NASA. Ilibaki tu kujenga mfumo kama huo na kuonyesha utendaji wake. Kwa bahati nzuri, hiyo ilikuwa miezi michache tu.
Utekelezaji wa Mradi
Kufikia wakati huo, uwasilishaji wa data ya macho kwenye anga ulikuwa tayari umefanyika. Jaribio la kwanza lilifanywa mwaka wa 1992 wakati uchunguzi wa Galileo ulipokuwa ukielekea Jupiter na kugeuza kamera yake yenye msongo wa juu kuelekea Duniani ili kupokea kwa mafanikio seti ya mipigo ya leza kutoka kwa Darubini ya Table Mountain Observatory ya sm 60 na Darubini ya Macho ya 1,5 m USAF Starfire. huko New Mexico. Wakati huo, Galileo alikuwa kilomita milioni 1,4 kutoka Duniani, lakini mihimili yote miwili ya leza iligonga kamera yake.
Mashirika ya Anga ya Kijapani na Ulaya pia yameweza kuanzisha mawasiliano ya macho kati ya vituo vya ardhini na satelaiti katika obiti ya Dunia. Kisha waliweza kuanzisha muunganisho wa Mbps 50 kati ya satelaiti hizo mbili. Miaka michache iliyopita, timu ya Ujerumani ilianzisha kiungo cha macho cha 5,6 Gbps kati ya satelaiti ya NFIRE katika obiti ya Dunia na kituo cha ardhini huko Tenerife, Uhispania. Lakini kesi hizi zote zilihusishwa na mzunguko wa karibu wa Dunia.
Kiungo cha kwanza kabisa cha macho kinachounganisha kituo cha ardhini na chombo cha anga katika obiti kuzunguka sayari nyingine kwenye mfumo wa jua kiliwekwa mnamo Januari 2013. Picha ya pikseli 152 x 200 nyeusi na nyeupe ya Mona Lisa ilitumwa kutoka Kituo cha Safi cha Laser cha Next Generation Satellite katika Kituo cha Ndege cha NASA cha Goddard hadi kwenye Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) kwa kasi ya 300 bps. Mawasiliano yalikuwa ya njia moja. LRO ilituma picha iliyopokelewa kutoka Earth kupitia redio ya kawaida. Picha ilihitaji urekebishaji kidogo wa makosa ya programu, lakini hata bila usimbaji huu ilikuwa rahisi kutambua. Na wakati huo, uzinduzi wa mfumo wenye nguvu zaidi kwa Mwezi ulikuwa tayari umepangwa.
Kutoka kwa mradi wa Lunar Reconnaissance Orbiter mwaka wa 2013: Ili kusafisha makosa ya uambukizaji yaliyoletwa na angahewa la Dunia (kushoto), wanasayansi katika Kituo cha Ndege cha Goddard Space walitumia marekebisho ya makosa ya Reed-Solomon (kulia), ambayo hutumiwa sana katika CD na DVD. Makosa ya kawaida ni pamoja na kukosa saizi (nyeupe) na ishara za uwongo (nyeusi). Upau mweupe unaonyesha kusitisha kidogo katika upitishaji.
«» (LADEE) iliingia kwenye mzunguko wa mwezi Oktoba 6, 2013, na wiki moja tu baadaye ilizindua leza yake ya kupitisha kwa usambazaji wa data. Wakati huu, NASA ilijaribu kuandaa mawasiliano ya njia mbili kwa kasi ya 20 Mbps katika mwelekeo huo na kasi ya rekodi ya 622 Mbps kinyume chake. Tatizo pekee lilikuwa maisha mafupi ya misheni. Mawasiliano ya macho LRO ilifanya kazi kwa dakika chache tu. LADEE aliwasiliana na leza yake kwa saa 16 kwa jumla ya siku 30. Hali hii inapaswa kubadilika wakati Setilaiti ya Maonyesho ya Mawasiliano ya Laser (LCRD) inapozinduliwa, iliyoratibiwa Juni 2019. Kazi yake ni kuonyesha jinsi mifumo ya mawasiliano ya siku za usoni katika anga itafanya kazi.
LCRD inatengenezwa katika Maabara ya NASA ya Jet Propulsion kwa kushirikiana na Maabara ya Lincoln huko MIT. Itakuwa na vituo viwili vya macho: moja kwa ajili ya mawasiliano katika obiti ya chini ya Dunia, nyingine kwa nafasi ya kina. Ya kwanza italazimika kutumia ufunguo wa mabadiliko ya awamu tofauti (DPSK). Transmitter itatuma mapigo ya leza kwa masafa ya 2,88 GHz. Kwa kutumia teknolojia hii, kila biti itasimbwa na tofauti ya awamu ya mapigo yanayofuatana. Itakuwa na uwezo wa kufanya kazi kwa 2,88 Gbps, lakini itahitaji nguvu nyingi. Vigunduzi vinaweza tu kutambua tofauti za mapigo ya moyo katika mawimbi ya nishati ya juu, kwa hivyo DPSK hufanya kazi vizuri na mawasiliano ya karibu na Dunia, lakini sio njia bora ya nafasi ya kina, ambapo uhifadhi wa nishati ni wa shida. Mawimbi yanayotumwa kutoka Mihiri itapoteza nishati kabla ya kufika Duniani, kwa hivyo LCRD itatumia teknolojia bora zaidi, urekebishaji wa awamu ya mpigo, ili kuonyesha mawasiliano ya macho na nafasi ya kina.
Wahandisi wa NASA wanatayarisha LADEE kwa majaribio
Mnamo 2017, wahandisi walijaribu modemu za ndege kwenye chumba cha utupu cha joto
"Kwa kweli, ni kuhesabu fotoni," aeleza Abraham. - Muda mfupi uliotengwa kwa ajili ya mawasiliano umegawanywa katika sehemu kadhaa za muda. Ili kupata data, unahitaji tu kuangalia ikiwa fotoni kwenye kila mapengo ziligongana na kigunduzi. Hivi ndivyo data inavyosimbwa katika FIM. Ni kama msimbo wa Morse, kwa kasi ya juu tu. Labda kuna mweko kwa wakati fulani, au hakuna, na ujumbe unasimbwa na mlolongo wa miale. "Ingawa hii ni polepole zaidi kuliko DPSK, bado tunaweza kuanzisha mawasiliano ya macho kwa kasi ya makumi au mamia ya Mbps hadi Mihiri," anaongeza Abraham.
Bila shaka, mradi wa LCRD sio tu kuhusu vituo hivi viwili. Inapaswa pia kufanya kazi kama nodi ya Mtandao kwenye nafasi. Chini, kutakuwa na vituo vitatu vinavyotumia LCRD: kimoja katika White Sands huko New Mexico, kimoja katika Table Mountain huko California, na kimoja kwenye kisiwa cha Hawaii au Maui. Wazo ni kujaribu ubadilishaji kutoka kituo kimoja hadi kingine ikiwa hali mbaya ya hewa itatokea katika moja ya vituo. Ujumbe pia utajaribu utendakazi wa LCRD kama kisambaza data. Ishara ya macho kutoka kwa moja ya vituo itaenda kwa satelaiti na kisha kupitishwa kwa kituo kingine - na yote haya kupitia mawasiliano ya macho.
Ikiwa haiwezekani kuhamisha data mara moja, LCRD itaihifadhi na kuihamisha inapowezekana. Ikiwa data ni ya dharura, au hakuna nafasi ya kutosha ya kuhifadhi kwenye ubao, LCRD itaituma mara moja kupitia antena yake ya Ka-band. Kwa hivyo, mtangulizi wa satelaiti za transmita za baadaye, LCRD itakuwa mfumo wa mseto wa redio-macho. Hii ndiyo aina hasa ya kitengo ambacho NASA inahitaji kuweka katika obiti kuzunguka Mirihi ili kuandaa mtandao wa sayari mbalimbali unaounga mkono uchunguzi wa binadamu wa anga za juu katika miaka ya 2030.
Kuleta Mars mtandaoni
Katika mwaka uliopita, timu ya Abraham imeandika karatasi mbili zinazoelezea mustakabali wa mawasiliano ya anga za juu, ambazo zitawasilishwa katika mkutano wa SpaceOps nchini Ufaransa mnamo Mei 2019. Moja inaelezea mawasiliano ya anga ya kina kwa ujumla, na nyingine (ββ) ilitoa maelezo ya kina ya miundombinu inayoweza kutoa huduma inayofanana na mtandao kwa wanaanga kwenye Sayari Nyekundu.
Makadirio ya kilele cha wastani cha viwango vya uhamishaji data yalikuwa karibu Mbps 215 kwa kupakuliwa na Mbps 28 kwa kupakiwa. Mtandao wa Martian utakuwa na mitandao mitatu: WiFi inayofunika eneo la utafiti juu ya uso, mtandao wa sayari unaosambaza data kutoka kwa uso hadi Duniani, na mtandao wa nchi kavu, mtandao wa mawasiliano wa anga za juu na tovuti tatu zinazohusika na kupokea data hii na kutuma majibu. kurudi Mars.
"Wakati wa kutengeneza miundombinu kama hii, kuna shida nyingi. Lazima iwe ya kuaminika na thabiti, hata kwa umbali wa juu wa Mars wa 2,67 AU. wakati wa miunganisho bora zaidi ya jua, Mihiri inapojificha nyuma ya Jua,β asema Abraham. Uunganisho kama huo hufanyika kila baada ya miaka miwili na huvunja kabisa mawasiliano na Mirihi. "Leo hatuwezi kukabiliana nayo. Vituo vyote vya kutua na vya obiti vilivyo kwenye Mirihi hupoteza tu mawasiliano na Dunia kwa takriban wiki mbili. Kwa mawasiliano ya macho, upotezaji wa mawasiliano kwa sababu ya muunganisho wa jua utakuwa mrefu zaidi, wiki 10 hadi 15. Kwa robots, mapungufu kama haya sio ya kutisha sana. Kujitenga vile hakusababishi matatizo, kwa sababu hawana kuchoka, hawana upweke, hawana haja ya kuona wapendwa wao. Lakini kwa watu, sio hivyo hata kidogo.
"Kwa hivyo, kinadharia tunaruhusu kutumwa kwa vipitishio viwili vya obiti vilivyowekwa katika mzunguko wa ikweta wa mviringo kilomita 17300 juu ya uso wa Mihiri," aendelea Abraham. Kulingana na utafiti huo, wanapaswa kuwa na uzito wa kilo 1500 kila mmoja, kubeba seti ya vituo vinavyofanya kazi katika bendi ya X, Ka-band na bendi ya macho, na kuendeshwa na paneli za jua zenye uwezo wa kW 20-30. Ni lazima ziunge mkono Itifaki ya Mtandao ya Kuvumilia Ucheleweshajiβkimsingi TCP/IP, iliyoundwa kushughulikia ucheleweshaji mkubwa ambao bila shaka mitandao ya sayari mbalimbali itapata. Vituo vya obiti vinavyoshiriki kwenye mtandao lazima viweze kuwasiliana na wanaanga na magari kwenye uso wa sayari, na vituo vya chini na kwa kila mmoja.
"Mazungumzo haya ni muhimu sana kwa sababu inapunguza idadi ya antena zinazohitajika kusambaza data kwa 250 Mbps," anasema Abraham. Timu yake inakadiria kuwa safu ya antena sita za mita 250 zingehitajika ili kupokea data ya Mbps 34 kutoka kwa moja ya vipeperushi vinavyozunguka. Hii ina maana kwamba NASA itahitaji kujenga antena tatu za ziada kwenye tovuti za mawasiliano ya anga ya juu, lakini hizi huchukua miaka kujengwa na ni ghali sana. "Lakini tunadhani kwamba vituo viwili vya obiti vinaweza kushiriki data kati yao wenyewe na kutuma kwa wakati mmoja kwa kasi ya 125 Mbps, ambapo transmita moja itatuma nusu ya pakiti ya data na nyingine kutuma nyingine," anasema Abraham. . Hata leo, antena za mawasiliano za anga za juu za mita 34 zinaweza kupokea wakati huo huo data kutoka kwa vyombo vinne tofauti kwa wakati mmoja, na kusababisha hitaji la antena tatu kukamilisha kazi. "Inachukua idadi sawa ya antena kupokea upitishaji wa 125 Mbps kutoka eneo moja la anga kama inavyohitajika kupokea upitishaji mmoja," anaelezea Abraham. "Antena zaidi zinahitajika ikiwa tu unahitaji kuwasiliana kwa kasi ya juu."
Ili kukabiliana na tatizo la muunganisho wa nishati ya jua, timu ya Abraham ilipendekeza kuzindua setilaiti ya kisambaza data kwa pointi za L4/L5 za obiti ya Sun-Mars/Sun-Earth. Kisha, wakati wa uunganisho, inaweza kutumika kusambaza data karibu na Jua, badala ya kutuma ishara kupitia hilo. Kwa bahati mbaya, katika kipindi hiki, kasi itashuka hadi 100 Kbps. Kuweka tu, itafanya kazi, lakini ni mbaya.
Wakati huo huo, wanaotarajia kuwa wanaanga kwenye Mirihi watalazimika kusubiri zaidi ya dakika tatu ili kupokea picha ya paka, bila kuhesabu ucheleweshaji ambao unaweza kuwa hadi dakika 40. Kwa bahati nzuri, kufikia wakati matarajio ya wanadamu yanatupeleka mbali zaidi kuliko Sayari Nyekundu, mtandao wa sayari mbalimbali utakuwa tayari ukifanya kazi vizuri wakati mwingi.
Chanzo: mapenzi.com