«Такмили технологияи радиобасомад амалан вуҷуд надорад. Ҳалли оддӣ хотима меёбад"
26 ноябри соли 2018 соати 22:53 ба вақти Маскав NASA ин корро дубора анҷом дод - зонди InSight пас аз ворид шудан ба атмосфера, фуруд омадан ва манёврҳои фуруд, ки баъдтар ҳамчун "шашу ним дақиқа даҳшат" таъмид дода шуд, бомуваффақият дар сатҳи Миррих фуруд омад. .» Тавсифи муносиб, зеро муҳандисони NASA натавонистанд бифаҳманд, ки оё зонди кайҳонӣ бомуваффақият дар сатҳи сайёра фуруд омадааст ё не, бинобар таъхири алоқаи тақрибан 8,1 дақиқа байни Замин ва Миррих. Дар давоми ин равзана, InSight ба мавҷгирҳои замонавӣ ва пурқуввати худ такя карда наметавонист - ҳама чиз аз алоқаи кӯҳнаи UHF вобаста буд (усуле, ки дер боз дар ҳама чиз аз телевизиони пахш ва рацияҳо то дастгоҳҳои Bluetooh истифода мешавад) истифода мешуд.
Дар натиҷа, маълумоти муҳим дар бораи ҳолати InSight тавассути мавҷҳои радио бо басомади 401,586 МГс ба ду моҳвора интиқол дода шуд -, WALL-E ва EVE, ки баъдан маълумотро бо суръати 8 Кбит/с ба мавҷгирҳои 70-метраи дар рӯи Замин ҷойгиршуда интиқол медоданд. Кубесатҳо дар як мушаки InSight партоб карда шуданд ва онҳо дар сафараш ба Миррих ҳамроҳӣ карданд, то фурудгоҳро мушоҳида кунанд ва маълумотро фавран ба хона интиқол диҳанд. Дигар мадори Миррих, масалан. (MRS), дар ҳолати ногувор қарор доштанд ва дар аввал натавонистанд дар вақти воқеӣ бо фурудгоҳ паём мубодила кунанд. Гуфтан мумкин нест, ки тамоми фуруд аз ду CubeSats таҷрибавӣ вобаста буд, ки ҳар як андозаи як ҷомадон аст, аммо MRS танҳо пас аз интизории боз ҳам тӯлонӣ метавонад маълумотро аз InSight интиқол диҳад.
Фурудгоҳи InSight воқеан тамоми меъмории иртибототи NASA, Шабакаи Марсро озмоиш кард. Сигнали аппарати фурудандаи InSight, ки ба спутникхои мадор дода мешуд, дар хар хол ба Замин мерасид, хатто агар сунъии сунъй ноком шуда бошад хам. WALL-E ва EVE лозим буд, ки иттилоотро фавран интиқол диҳанд ва онҳо ин корро карданд. Агар ин CubeSats бо ягон сабаб кор намекард, MRS омода буд нақши худро иҷро кунад. Ҳар яки онҳо ҳамчун гиреҳ дар шабакаи интернетӣ фаъолият мекарданд, ки бастаҳои маълумотро тавассути терминалҳои гуногун, ки аз таҷҳизоти гуногун иборатанд, масир мегузоранд. Имрўз аз њама самараноктарини онњо MRS мебошад, ки ќобилияти интиќоли маълумотро бо суръати то 6 Мбит/с дорад (ва ин рекорди имрўзаи парвозњои байнисайёравї мебошад). Аммо NASA бояд дар гузашта бо суръати хеле пасттар кор мекард ва дар оянда ба интиқоли маълумот зудтар ниёз хоҳад дошт.
Мисли провайдери хидматрасонии интернетии шумо, NASA ба корбарони интернет иҷозат медиҳад алока бо киштихои кайхонй дар вакти реалй.
Шабакаи алоқаи амиқи кайҳонӣ
Бо афзоиши ҳузури NASA дар кайҳон, системаҳои мукаммали иртиботӣ пайваста пайдо шуданд, ки фазои бештарро фаро гиранд: аввал дар мадори пасти Замин, баъд дар мадори геосинхронӣ ва Моҳ ва дере нагузашта алоқа ба кайҳон чуқуртар рафт. Ҳамааш аз як қабулкунаки сайёри радио, ки барои қабули телеметрия аз Explorer 1, аввалин моҳворае, ки амрикоиҳо дар соли 1958 дар пойгоҳҳои низомии ИМА дар Нигерия, Сингапур ва Калифорния бомуваффақият ба кор андохта буданд, оғоз ёфт. Оҳиста-оҳиста, вале бешубҳа, ин асос ба системаҳои пешрафтаи паёмнависии имрӯза табдил ёфт.
Дуглас Абрахам, сардори шӯъбаи дурнамои стратегӣ ва системаҳои Раёсати шабакаҳои байнисайёравии NASA, се шабакаи мустақили таҳияшуда барои интиқоли паёмҳо дар фазоро таъкид мекунад. Шабакаи наздикии Замин бо киштиҳои кайҳонӣ дар мадори пасти Замин кор мекунад. "Ин маҷмӯаи мавҷгирҳо аст, асосан аз 9 то 12 метр. Якчанд мавҷгирҳои калонтар ҳастанд, 15 то 18 метр", - мегӯяд Иброҳим. Сипас, дар болои мадори геосинхронии Замин якчанд моҳвораҳои пайгирӣ ва релеи маълумот (TDRS) мавҷуданд. "Онҳо метавонанд ба моҳвораҳо дар мадори пасти Замин нигоҳ кунанд ва бо онҳо муошират кунанд ва сипас ин маълумотро тавассути TDRS ба замин интиқол диҳанд" гуфт Иброҳим. "Ин системаи интиқоли маълумот аз моҳвора Шабакаи кайҳонии NASA номида мешавад."
Аммо хатто ТДРС барои алока кардан бо киштии фалакпаймо, ки аз мадори Мох хеле берун баромада буд, ба дигар сайёрахо кифоя набуд. «Аз ин рӯ, мо маҷбур шудем, ки шабакае созем, ки тамоми системаи офтобиро фаро гирад. Ва ин Шабакаи Deep Space [DSN] аст, мегӯяд Иброҳим. Шабакаи Марс як васеъ аст .
Бо назардошти дарозӣ ва тарҳбандии он, DSN мураккабтарин системаҳои номбаршуда мебошад. Аслан, ин маҷмӯи мавҷгирҳои калон аст, ки диаметри аз 34 то 70 м аст. Ҳар яке аз се сайти DSN якчанд мавҷгири 34-метра ва як мавҷгири 70-метраро кор мекунад. Як сайт дар Голдстоун (Калифорния), дигаре дар наздикии Мадрид (Испания) ва сеюм дар Канберра (Австралия) ҷойгир аст. Ин сайтҳо дар масофаи тақрибан 120 дараҷа дар саросари ҷаҳон ҷойгиранд ва тамоми киштиҳои кайҳонӣ берун аз мадори геосинхронӣ XNUMX соатро фаро мегиранд.
Антеннаҳои 34-метра таҷҳизоти асосии DSN мебошанд ва ду намуд вуҷуд доранд: мавҷгирҳои кӯҳнаи самаранок ва мавҷгирҳои нисбатан нави мавҷгир. Тафовут дар он аст, ки мавҷгири мавҷи роҳнамо дорои панҷ оинаи дақиқи RF мебошад, ки сигналҳоро аз қубур ба утоқи назоратии зеризаминӣ инъикос мекунад, ки дар он электроникае, ки ин сигналҳоро таҳлил мекунад, аз ҳама манбаъҳои халал беҳтар муҳофизат карда мешавад. Антеннаҳои 34-метра, ки ба таври инфиродӣ ё дар гурӯҳи 2-3 табақ кор мекунанд, метавонанд аксарияти ниёзҳои NASA-ро таъмин кунанд. Аммо барои ҳолатҳои махсус, вақте ки масофаҳо ҳатто барои якчанд мавҷгирҳои 34-метра хеле тӯлонӣ мешаванд, назорати DSN ҳаюлоҳои 70-метраро истифода мебарад.
"Онҳо дар якчанд барномаҳо нақши муҳим доранд" мегӯяд Иброҳим дар бораи мавҷгирҳои калон. Аввалин он аст, ки киштии фалакпаймо аз Замин чунон дур аст, ки бо он бо истифода аз табақ хурдтар робита барқарор кардан ғайриимкон хоҳад буд. "Мисолҳои хуб метавонанд миссияи New Horizons, ки аллакай аз Плутон хеле дуртар парвоз кардааст ё киштии кайҳонии Вояҷер, ки берун аз системаи офтобӣ ҷойгир аст. Танҳо мавҷгирҳои 70-метра метавонанд ба онҳо ворид шуда, маълумотҳои онҳоро ба Замин интиқол диҳанд ”мегӯяд Иброҳим.
Табақҳои 70-метра инчунин вақте истифода мешаванд, ки киштии кайҳонӣ мавҷгири пурқувватро идора карда наметавонад, ё аз сабаби вазъияти банақшагирифташуда, ба монанди вуруд ба мадор ё аз сабаби он ки ягон чизи даҳшатнок хато мекунад. Масалан, антеннаи 70-метра барои бехатар баргардондани «Аполлон-13» ба Замин истифода мешуд. Вай инчунин хати машҳури Нил Армстронгро қабул кард, ки "Як қадами хурд барои одам, як қадами бузург барои инсоният". Ва ҳатто имрӯз, DSN пешрафтатарин ва ҳассостарин системаи иртиботӣ дар ҷаҳон боқӣ мемонад. «Аммо бо сабабҳои зиёд он аллакай ба ҳадди худ расидааст», - огоҳ мекунад Иброҳим. – Барои такмил додани технологияе, ки бо басомадҳои радио кор мекунад, амалан ҳеҷ ҷое нест. Роҳҳои ҳалли оддӣ тамом мешаванд."
Се станцияи заминй дар масофаи 120 градус
Plates DSN дар Канберра
Маҷмааи DSN дар Мадрид
DSN дар Голдстоун
Утоқи идоракунӣ дар лабораторияи ҳаракати реактивӣ
Радио ва баъд аз он чӣ мешавад
Ин ҳикоя нав нест. Таърихи алокаи чукури кайхонй аз муборизаи доимй барои зиёд кардани басомадхо ва кутох кардани дарозии мавчхо иборат аст. Explorer 1 басомадҳои 108 МГс-ро истифода бурд. Сипас NASA мавҷгирҳои калонтар ва фоидаоварро ҷорӣ кард, ки басомадҳоро дар диапазони L, аз 1 то 2 ГГц дастгирӣ мекарданд. Сипас навбати S-банд, ки басомадҳои аз 2 то 4 ГГц буд, ва сипас агентӣ ба X-банд гузашт, ки басомадҳои 7-11,2 ГГц.
Имрузхо системахои алокаи кайхонй боз дигаргунихоро аз cap мегузаронанд — холо онхо ба диапазони 26—40 ГГц, Ка-банд мегузаранд. "Сабаби ин тамоюл дар он аст, ки дарозии мавҷҳо кӯтоҳтар ва басомадҳо баландтар бошанд, суръати интиқоли маълумот ҳамон қадар зудтар ба даст оварда мешавад" мегӯяд Иброҳим.
Бо назардошти он, ки таърихан суръати иртиботот дар NASA хеле зуд буд, барои хушбинӣ сабабҳо вуҷуд доранд. Ҳуҷҷати тадқиқотии Лабораторияи Jet Propulsion дар соли 2014 барои муқоиса маълумоти зерини гузарандаро пешниҳод мекунад: Агар мо технологияҳои коммуникатсионии Explorer 1-ро барои интиқоли акси маъмулии iPhone аз Муштарӣ ба Замин истифода мебурдем, он назар ба ҷаҳони ҳозираи синну сол 460 маротиба зиёдтар вақт мегирад. Барои Пионерҳои 2 ва 4 аз солҳои 1960, он 633 000 сол лозим буд. Маринер 9 аз соли 1971 ин корро дар зарфи 55 соат ичро мекард. Имрӯз барои MRS се дақиқа вақт лозим аст.
Проблемаи ягона, албатта, дар он аст, ки хачми маълумоте, ки ба воситаи аппаратхои кайхонй гирифта мешавад, мисли суръати афзоиши кобилиятхои интиқоли он, агар на бештар бошад, меафзояд. Дар тӯли 40 соли фаъолият Voyagers 1 ва 2 5 TB маълумот истеҳсол карданд. Моҳвораи илмии NISAR, ки соли 2020 ба кор андохта мешавад, дар як моҳ 85 TB маълумот тавлид хоҳад кард. Ва агар моҳвораҳои Замин ба ин комилан қодир бошанд, интиқоли чунин ҳаҷми маълумот байни сайёраҳо як ҳикояи тамоман дигар аст. Ҳатто як MRS нисбатан тезтар 85 TB маълумотро ба Замин дар тӯли 20 сол интиқол медиҳад.
"Суръати интизории маълумот барои кашфи Миррих дар охири солҳои 2020-ум ва аввали солҳои 2030-ум 150 Мбит / сония ё болотар хоҳад буд, аз ин рӯ биёед ҳисобкуниро анҷом диҳем" мегӯяд Иброҳим. – Агар киштии фалакпаймои дараҷаи MRS дар масофаи максималӣ аз мо то Миррих метавонад тақрибан 1 Мбит/с ба мавҷгири 70 метрии рӯи Замин фиристад, пас барои ташкили алоқа бо суръати 150 Мбит/с массиви 150 70 метр антеннахо талаб карда мешаванд. Бале, албатта, мо метавонем роҳҳои оқилонаи каме кам кардани ин маблағи бемаънӣ пайдо кунем, аммо мушкилот баръало вуҷуд дорад: ташкили алоқаи байнисайёравӣ бо суръати 150 Мбит / сония ниҳоят душвор аст. Илова бар ин, мо басомадҳои иҷозатдодашударо тамом мекунем.”
Тавре ки Иброҳим нишон медиҳад, ки дар S-band ё X-band кор мекунад, як миссияи ягонаи 25 Мбит / сония тамоми спектри дастрасро ишғол мекунад. Дар Ка-банда фазой бештар мавчуд аст, аммо танхо ду радифи Миррих бо иктидори 150 Мбит/с тамоми спектрро ишгол мекунанд. Оддӣ карда гӯем, интернети байнисайёравӣ на танҳо радиоҳоро талаб мекунад, балки ба лазерҳо такя мекунад.
Пайдоиши алоқаи оптикӣ
Лазерҳо футуристӣ ба назар мерасанд, аммо идеяи алоқаи оптикиро метавон ба патенте, ки аз ҷониби Александр Грэм Белл дар солҳои 1880 пешниҳод шуда буд, пайгирӣ кард. Белл системаеро таҳия кард, ки дар он нури офтоб, ки ба як чӯби хеле танг нигаронида шудааст, ба диафрагмаи инъикоскунанда, ки тавассути садоҳо ларзиш мешуд, равона карда мешуд. Вибрацияҳо боиси тағирёбии нури аз линза ба фотодетектори хом мегузаранд. Тағйирот дар муқовимати фотодетектор ҷараёнеро, ки тавассути телефон мегузарад, тағир дод.
Система ноустувор буд, ҳаҷми хеле паст буд ва Белл ниҳоят ин идеяро тарк кард. Аммо пас аз тақрибан 100 сол, муҳандисони NASA бо лазерҳо ва нахи оптикӣ мусаллаҳ шуданд, ба ин консепсияи кӯҳна баргаштанд.
"Мо маҳдудиятҳои системаҳои басомади радиоро медонистем, аз ин рӯ дар JPL дар охири солҳои 1970-ум, аввали солҳои 1980-ум мо муҳокимаи имкони интиқоли паёмҳо аз фазои амиқ бо истифода аз лазерҳои кайҳонӣ оғоз кардем" гуфт Иброҳим. Барои беҳтар фаҳмидани он, ки дар алоқаи оптикии амиқи кайҳонӣ чӣ имконпазир аст ва чӣ имконнопазир аст, лаборатория дар охири солҳои 1980-ум омӯзиши чорсолаи Системаи моҳвораии Deep Space Relay (DSRSS) -ро оғоз кард. Таҳқиқот бояд ба саволҳои муҳим ҷавоб диҳад: дар бораи мушкилоти обу ҳаво ва намоён чӣ гуфтан мумкин аст (охир, мавҷҳои радио метавонанд аз абрҳо ба осонӣ гузаранд, дар ҳоле ки лазерҳо наметавонанд)? Чӣ мешавад, агар кунҷи зонди Офтоб-Замин хеле тез гардад? Оё детектор дар рӯи замин сигнали заъфи оптикиро аз нури офтоб фарқ карда метавонад? Ва ниҳоят, ин ҳама чӣ қадар арзиш хоҳад дошт ва оё он меарзад? «Мо то ҳол ба ин саволҳо ҷавоб меҷӯем», - эътироф мекунад Иброҳим. "Аммо, ҷавобҳо имкони интиқоли оптикии маълумотро бештар дастгирӣ мекунанд."
DSRSS таклиф кард, ки нуктае, ки дар болои атмосфераи Замин вокеъ аст, барои алокаи оптикй ва радио бештар мувофик аст. Гуфта шуд, ки системаи алокаи оптикии дар станцияи мадорй гузошташуда назар ба хар як меъмории заминй, аз он чумла аз антеннахои 70-метраи намоён бехтар кор мекунад. Дар мадори пасти замин пешбинй карда шуда буд, ки табакаи 10-метра ва баъд ба геосинхронй баланд бардошта шавад. Бо вуҷуди ин, арзиши чунин система, ки аз моҳвора бо антенна, як мошини парвозкунанда ва панҷ терминали корбар иборат аст, хеле зиёд буд. Гузашта аз ин, тадқиқот ҳатто арзиши системаи ёрирасони заруриро, ки дар сурати аз кор баромадани моҳвора ба кор медарояд, дохил накардааст.
Барои ин система, Лаборатория ба баррасии меъмории заминие, ки дар гузориши Омӯзиши Технологияи Пешқадами Лаборатория (GBATS) тавсиф шудааст, оғоз кард, ки тақрибан дар як вақт бо DRSS гузаронида шудааст. Одамоне, ки дар ВМКБ кор мекунанд, ду таклифи алтернативй пешниход карданд. Якум — монтаж кардани шаш станцияи дорой антеннахои 10-метра ва антеннахои эхтиётй ба дарозии метр дар кад-кади тамоми экватор дар масофаи 60 градус вокеъ аст. Станцияхо бояд дар куллахои куххо сохта шаванд, ки дар он чо хаво камаш 66 фоизи рузхои сол соф буд. Хамин тавр, 2—3 станция ба хар як киштии фалакпаймо хамеша намоён мешавад ва онхо обу хавои гуногун доранд. Варианти дуюм нӯҳ истгоҳест, ки дар гурўҳҳои се нафар ҷамъ шудаанд ва дар масофаи 120 дараҷа аз ҳамдигар ҷойгиранд. Истгоҳҳо дар дохили ҳар як гурӯҳ бояд дар масофаи 200 км аз ҳамдигар ҷойгир мешуданд, то онҳо дар назари мустақим, вале дар ҳуҷайраҳои гуногуни обу ҳаво бошанд.
Ҳарду меъмории GBATS нисбат ба равиши кайҳон арзонтар буданд, аммо онҳо низ мушкилот доштанд. Аввалан, азбаски сигналхо бояд дар атмосфераи Замин гузаранд, кабули рузона аз сабаби осмони мунавваршуда назар ба кабули шабона хеле бадтар мешуд. Сарфи назар аз ташкили оқилона, истгоҳҳои оптикии заминӣ аз обу ҳаво вобаста хоҳанд буд. Киштии фалакпаймое, ки лазерро ба станцияи заминй нишон медихад, нихоят бояд ба шароити номусоиди обу хаво мутобик шавад ва алокаро бо станцияи дигаре, ки абрхо намепушонанд, баркарор кунад.
Бо вуҷуди ин, новобаста аз мушкилот, лоиҳаҳои DSRSS ва GBATS заминаи назариявии системаҳои оптикии алоқаи амиқи кайҳонӣ ва таҳияи муосири муҳандисон дар NASA-ро гузоштанд. Факат сохтани чунин система ва нишон додани кори он буд. Хушбахтона, ин танҳо чанд моҳ буд.
Татбиқи лоиҳа
То он вақт интиқоли маълумотҳои оптикӣ дар фазо аллакай ба амал омада буд. Таҷрибаи аввал дар соли 1992, вақте анҷом дода шуд, ки зонди Галилей ба сӯи Муштарӣ ҳаракат мекард ва камераи баландсифати худро ба сӯи Замин гардонд, то маҷмӯи импулсҳои лазериро, ки аз телескопи 60-см дар расадхонаи кӯҳи Ҷадвали расадхона фиристода шудааст ва аз 1,5 м фиристода шудааст, бомуваффақият қабул кунад. Диапазони телескопи оптикии USAF Starfire дар Ню-Мексико. Дар ин лахза Галилео аз Замин 1,4 миллион километр дур буд, вале хар ду нури лазерй ба камераи он бархурд.
Агентиҳои кайҳонии Ҷопон ва Аврупо инчунин тавонистанд дар байни истгоҳҳои заминӣ ва моҳвораҳо дар мадори Замин алоқаи оптикӣ барқарор кунанд. Он гоҳ онҳо тавонистанд дар байни ду моҳвора пайвасти 50 Мбит / сонияро барқарор кунанд. Якчанд сол пеш як гурӯҳи олмонӣ пайванди дуҷонибаи оптикии 5,6 Гбит/с байни моҳвораи NFIRE дар мадори Замин ва як истгоҳи заминӣ дар Тенерифеи Испания таъсис дод. Аммо ҳамаи ин ҳолатҳо бо мадори пасти Замин алоқаманд буданд.
Аввалин пайванди оптикӣ, ки истгоҳи заминӣ ва киштии кайҳонӣ дар мадори наздикии сайёраи дигари системаи офтобиро мепайвандад, моҳи январи соли 2013 таъсис дода шуд. Тасвири сиёҳу сафеди 152 х 200 пикселии Мона Лиза аз истгоҳи лазерии насли ояндаи моҳвораӣ дар Маркази парвози кайҳонии Годдарди NASA ба мадори иктишофи моҳӣ (LRO) бо суръати 300 бит / сония интиқол дода шуд. Муошират яктарафа буд. LRO тасвиреро, ки аз Замин гирифта буд, тавассути алоқаи муқаррарии радио баргардонд. Тасвир каме ислоҳи хатои нармафзорро талаб мекард, аммо ҳатто бидуни ин рамзгузорӣ шинохтан осон буд. Ва дар он вакт ба суи Мох cap додани системам пуриктидортаре аллакай пешбинй шуда буд.
Аз лоиҳаи 2013 Lunar Reconnaissance Orbiter: Барои тоза кардани маълумот аз хатогиҳои интиқол, ки атмосфераи Замин ворид кардааст (аз чап), олимони Маркази парвозҳои кайҳонии Годдар ислоҳи хатои Рид-Соломонро (аз рост) истифода бурданд, ки он дар CD ва DVDҳо васеъ истифода мешавад. Хатогиҳои умумӣ пикселҳои гумшуда (сафед) ва сигналҳои бардурӯғ (сиёҳ) мебошанд. Як рахи сафед таваққуфи кӯтоҳи интиқолро нишон медиҳад.
«(LADEE) 6 октябри соли 2013 ба мадори Моҳ ворид шуд ва ҳамагӣ пас аз як ҳафта лазери импулси худро барои интиқоли маълумот сар дод. Ин дафъа NASA кӯшиш кард, ки иртиботи дутарафаро бо суръати 20 Мбит/с дар самти дигар ва суръати рекордии 622 Мбит/с дар самти дигар ташкил кунад. Ягона мушкилӣ мӯҳлати кӯтоҳи миссия буд. Алоқаи оптикии LRO дар як вақт танҳо чанд дақиқа кор мекард. LADEE бо лазери худ дар тӯли 16 соат дар тӯли 30 рӯз маълумот мубодила кард. Ин вазъият бо сар додани моҳвораи Laser Communications Demonstration (LCRD), ки моҳи июни соли 2019 ба нақша гирифта шудааст, тағйир хоҳад ёфт. Вазифаи он нишон додани он аст, ки системаҳои иртибототи оянда дар кайҳон чӣ гуна кор хоҳанд кард.
LCRD дар лабораторияи реактивии NASA дар якҷоягӣ бо Лабораторияи Линколн MIT таҳия карда мешавад. Он дорои ду терминали оптикӣ хоҳад буд: яке барои алоқа дар мадори пасти Замин, дигаре барои кайҳони чуқур. Аввалин бояд тағирёбии фазаҳои дифференсиалиро истифода барад (DPSK). Интиқолдиҳанда импулсҳои лазериро бо басомади 2,88 ГГц мефиристад. Бо истифода аз ин технология, ҳар як бит бо фарқияти фазаҳои импулсҳои пайдарпай рамзгузорӣ карда мешавад. Он метавонад бо суръати 2,88 Гбит / сония кор кунад, аммо ин нерӯи зиёдро талаб мекунад. Детекторҳо танҳо фарқияти набзро дар сигналҳои энергияи баланд муайян карда метавонанд, аз ин рӯ DPSK барои иртиботи наздик ба Замин хуб кор мекунад, аммо ин беҳтарин усул барои фазои амиқ нест, ки дар он ҷо нигоҳдории энергия мушкил аст. Сигнал, ки аз Миррих фиристода мешавад, то ба Замин расидан энергияро аз даст медиҳад, аз ин рӯ LCRD технологияи самараноктареро, ки модуляцияи фазаҳои импульс номида мешавад, барои нишон додани алоқаи оптикӣ бо фазои амиқ истифода хоҳад кард.
Муҳандисони NASA LADEE-ро барои озмоиш омода мекунанд
Дар соли 2017 муҳандисон модемҳои парвозро дар камераи вакууми гармидиҳӣ озмоиш карданд
"Ин аслан ҳисоб кардани фотонҳо аст" мегӯяд Иброҳим. – Мухлати кутохе, ки барои муошират чудо карда шудааст, ба якчанд давра таксим мешавад. Барои ба даст овардани маълумот, шумо бояд танҳо тафтиш кунед, ки оё фотонҳо дар ҳар як фосила бо детектор бархӯрдаанд. Ҳамин тавр маълумот дар FIM рамзгузорӣ карда мешавад." Он ба рамзи Морзе монанд аст, аммо бо суръати хеле тез. Дар лаҳзаи муайян ё дурахш вуҷуд дорад ё вуҷуд надорад ва паём бо пайдарпаии дурахшҳо рамзгузорӣ мешавад. "Гарчанде ки ин назар ба DPSK хеле сусттар аст, мо то ҳол метавонем даҳҳо ё садҳо Мбит / сония алоқаи оптикиро аз дур то Миррих таъмин кунем" илова мекунад Иброҳим.
Албатта, лоиҳаи LCRD на танҳо ин ду терминал аст. Он инчунин бояд ҳамчун маркази интернет дар фазо кор кунад. Дар рӯи замин, се истгоҳ бо LCRD кор хоҳад кард: яке дар Уайт Сэндс дар Ню-Мексико, яке дар Тэйл Маунтин Калифорния ва дигаре дар ҷазираи Ҳавайӣ ё Мауи. Идеяи он аст, ки агар дар яке аз станцияхо обу хавои бад ба амал ояд, гузариш аз як станцияи заминй ба станцияи дигарро санчидан аст. Миссия инчунин фаъолияти LCRD-ро ҳамчун интиқолдиҳандаи маълумот месанҷад. Сигнали оптикии яке аз станцияхо ба спутник фиристода, баъд ба станцияи дигар фиристода мешавад — хамаи ин ба воситаи алокаи оптикй.
Агар маълумот фавран интиқол дода нашавад, LCRD онро нигоҳ медорад ва ҳангоми пайдо шудани имконият интиқол медиҳад. Агар маълумот фаврӣ бошад ё дар анбори борт фазои кофӣ мавҷуд набошад, LCRD онро фавран тавассути мавҷгири Ка-банди худ мефиристад. Ҳамин тариқ, пешгузаштаи моҳвораҳои ояндаи интиқолдиҳанда, LCRD як системаи гибридии радио-оптикӣ хоҳад буд. Ин маҳз як воҳиди NASA аст, ки бояд дар мадори атрофи Миррих ҷойгир кунад, то шабакаи байнисайёравиро таъсис диҳад, ки дар солҳои 2030-ум иктишофи кайҳони амиқи инсонро дастгирӣ кунад.
Баргардонидани Миррих
Дар тӯли як соли охир, дастаи Иброҳим ду мақола навиштааст, ки ояндаи иртиботи амиқи кайҳонро тавсиф мекунанд, ки дар конфронси SpaceOps дар Фаронса дар моҳи майи соли 2019 муаррифӣ хоҳанд шуд. Яке умуман алоқаи амиқи кайҳонро тавсиф мекунад, дигаре (“") тавсифи муфассали инфрасохтореро пешниҳод мекунад, ки қодир аст хидматрасонии интернетиро барои кайҳоннавардон дар Сайёраи Сурх пешниҳод кунад.
Ҳисоб кардани суръати миёнаи интиқоли маълумот тақрибан 215 Мбит/с барои боргирӣ ва 28 Мбит/с барои боркунӣ буд. Интернети Миррих аз се шабака иборат хоҳад буд: WiFi, ки минтақаи иктишофии рӯизаминиро фаро мегирад, шабакаи сайёраӣ, ки маълумотро аз рӯи Замин интиқол медиҳад ва Шабакаи Замин, шабакаи амиқи кайҳонӣ бо се сайт барои қабули ин маълумот ва ирсоли посухҳо ба Миррих.
«Ҳангоми таҳияи чунин инфрасохтор мушкилоти зиёд ба миён меояд. Он бояд ҳатто дар масофаи максималӣ то Миррих 2,67 AU боэътимод ва устувор бошад. дар давраҳои пайвастагии офтобӣ, вақте ки Миррих дар паси Офтоб пинҳон мешавад," мегӯяд Иброҳим. Чунин пайвастагӣ дар ду сол як маротиба рух медиҳад ва иртибот бо Миррихро комилан халалдор мекунад. “Имрӯз мо аз ӯҳдаи ин кор баромада наметавонем. Хамаи станцияхои фурудо-нй ва мадорие, ки дар Миррих вокеъанд, такрибан ду хафта алокаро бо Замин гум мекунанд. Бо иртиботи оптикӣ, талафоти иртиботӣ аз пайвасти офтобӣ боз ҳам зиёдтар, аз 10 то 15 ҳафта хоҳад буд." Барои роботҳо, чунин холигоҳҳо махсусан даҳшатнок нестанд. Чунин бунбастӣ ба онҳо мушкилӣ эҷод намекунад, зеро онҳо дилгир намешаванд, танҳоиро эҳсос намекунанд ва ниёзе ба дидани наздикони худ надоранд. Аммо барои одамон тамоман дигар аст.
«Бинобар ин, мо аз ҷиҳати назариявӣ иҷозат медиҳем, ки ду передатчики мадоре, ки дар мадори даврии экваториалӣ 17300 километр аз сатҳи Миррих ҷойгир шудаанд, ба кор андохта шаванд», - идома медиҳад Иброҳим. Тибқи таҳқиқот, онҳо бояд вазни ҳар яки онҳо 1500 кг буда, дар болои борт маҷмӯи терминалҳо дошта бошанд, ки дар диапазони X-банд, Ка-банд ва оптикӣ кор мекунанд ва аз панелҳои офтобии 20-30 кВт нерӯ мегиранд. Онҳо бояд Протоколи Шабакаи Таҳаммулпазирии Таъхирро дастгирӣ кунанд - аслан TCP/IP, ки барои коркарди таъхирҳои тӯлонӣ, ки ногузир дар шабакаҳои байнисайёравӣ рух медиҳанд, тарҳрезӣ шудааст. Станцияхои мадорие, ки дар ин шабака иштирок мекунанд, бояд бо кайхоннавардон ва воситахои наклиёти сатхи сайёра, бо станцияхои заминй ва бо хам алока дошта бошанд.
"Ин пайвастшавӣ хеле муҳим аст, зеро он шумораи мавҷгирҳоро барои интиқоли маълумот дар 250 Мбит / сония коҳиш медиҳад" мегӯяд Иброҳим. Дастаи ӯ тахмин мезанад, ки барои қабули маълумот аз яке аз интиқолдиҳандаҳои мадори 250 Мбит/с як массиви 34 мавҷгири 125-метра лозим аст. Ин маънои онро дорад, ки NASA бояд се мавҷгири иловагиро дар маконҳои иртибототи кайҳонӣ созад, аммо сохтани онҳо солҳо тӯл мекашад ва хеле гарон аст. "Аммо мо фикр мекунем, ки ду истгоҳи орбиталӣ метавонанд маълумотро мубодила кунанд ва ҳамзамон бо суръати 34 Мбит / сония фиристанд, бо як интиқолдиҳанда нисфи бастаи маълумотро мефиристад ва дигаре дигарашро мефиристад" мегӯяд Иброҳим. Хатто имруз хам антеннахои алокаи кайхонии чукурии 125 метр метавонанд дар як вакт маълумотро аз чор киштии кайхонии гуногун кабул кунанд, ки дар натича барои ичрои супориш се антенна зарур аст. "Қабули ду интиқоли XNUMX Мбит / сония аз як минтақаи осмон ҳамон миқдори мавҷгирҳоро талаб мекунад, ки барои як интиқол," Иброҳим шарҳ медиҳад. "Антеннаҳои бештар танҳо дар сурате лозиманд, ки ба шумо бо суръати баландтар муошират кардан лозим аст."
Барои ҳалли мушкилоти пайвастшавии офтоб, дастаи Иброҳим пешниҳод кард, ки моҳвораи интиқолдиҳанда ба нуқтаҳои L4/L5-и мадори Офтоб-Марс/Офтоби Замин бароварда шавад. Сипас, дар давраи конъюнксия он метавонад барои интиқоли маълумот дар атрофи Офтоб истифода шавад, ба ҷои фиристодани сигналҳо тавассути он. Мутаассифона, дар ин давра суръат то 100 Кбит/с паст мешавад. Оддӣ карда гӯем, он кор хоҳад кард, аммо он бад аст.
Дар ҳамин ҳол, кайҳоннавардони оянда дар Миррих бояд каме бештар аз се дақиқа интизор шаванд, то акси гӯрбачаро ба даст оранд, бидуни ҳисоб кардани таъхирҳо, ки метавонад то 40 дақиқа бошад. Хушбахтона, пеш аз он ки орзуҳои инсоният моро аз Сайёраи Сурх дуртар бардорад, Интернети байнисайёравӣ аллакай аксар вақт хуб кор хоҳад кард.
Манбаъ: will.com