“Radiochastota texnologiyasini takomillashtirishga deyarli o‘rin yo‘q. Oddiy yechimlar tugaydi"
26-yil 2018-noyabr kuni Moskva vaqti bilan soat 22:53 da NASA buni yana amalga oshirdi - InSight zondi atmosferaga kirgandan so‘ng Mars yuzasiga muvaffaqiyatli qo‘ndi, tushish va qo‘nish manevrlari keyinchalik “olti yarim daqiqalik dahshat” sifatida suvga cho‘mdi. ”. To'g'ri ta'rif, chunki NASA muhandislari Yer va Mars o'rtasidagi aloqaning taxminan 8,1 daqiqalik kechikishi tufayli kosmik zond sayyora yuzasiga muvaffaqiyatli qo'ngan-qo'nmaganligini darhol bila olishmadi. Ushbu oynada InSight o'zining yanada zamonaviy va kuchli antennalariga tayanib bo'lmadi - hamma narsa eski uslubdagi UHF aloqalariga bog'liq edi (uzoq vaqtdan beri televidenie va radiodan tortib Bluetooth qurilmalarigacha qo'llaniladigan usul).
Natijada, InSight holati to'g'risidagi muhim ma'lumotlar 401,586 MGts chastotali radioto'lqinlarda ikkita sun'iy yo'ldoshga uzatildi -, WALL-E va EVE, keyin ma'lumotlarni 8 Kbit / s tezlikda Yerda joylashgan 70 metrli antennalarga uzatdi. Kubesatlar InSight bilan bir xil raketada uchirilgan va ular qo'nishni kuzatish va ma'lumotlarni darhol uyga uzatish uchun Marsga sayohatida hamrohlik qilishgan. Boshqa Mars orbitalari, masalan. (MRS) noqulay ahvolda edi va dastlab real vaqtda qo'nuvchi bilan xabar almasha olmadi. Butun qo'nish har biri chamadon o'lchamidagi ikkita eksperimental CubeSats-ga bog'liqligini aytmaslik kerak, lekin MRS uzoqroq kutishdan keyin InSight-dan ma'lumotlarni uzatishi mumkin edi.
InSight qo'nishi haqiqatda NASAning butun aloqa arxitekturasini, Mars tarmog'ini sinovdan o'tkazdi. InSight qo‘nuvchisining orbitadagi sun’iy yo‘ldoshlarga uzatilgan signali baribir Yerga yetib borgan bo‘lardi, hatto sun’iy yo‘ldoshlar ishlamay qolgan bo‘lsa ham. WALL-E va EVE ma'lumotlarni bir zumda uzatishi kerak edi va ular buni uddalashdi. Agar bu CubeSats biron sababga ko'ra ishlamagan bo'lsa, MRS o'z rolini o'ynashga tayyor edi. Ularning har biri Internetga o'xshash tarmoqda tugun sifatida ishlagan va ma'lumotlar paketlarini turli xil uskunalardan iborat turli terminallar orqali yo'naltirgan. Bugungi kunda ularning eng samaralisi 6 Mbit/s gacha tezlikda ma’lumotlarni uzatishga qodir bo‘lgan MRS (va bu sayyoralararo missiyalar bo‘yicha joriy rekorddir). Ammo NASA o'tmishda ancha past tezlikda ishlashiga to'g'ri kelgan va kelajakda ma'lumotlarni tezroq uzatishga muhtoj bo'ladi.
Xuddi sizning Internet-provayderingiz kabi, NASA Internet foydalanuvchilariga ruxsat beradi real vaqtda kosmik kemalar bilan aloqa qilish.
Chuqur kosmik aloqa tarmog'i
NASAning kosmosdagi mavjudligi ortib borar ekan, takomillashtirilgan aloqa tizimlari tobora ko'proq bo'shliqni qamrab oldi: avval past Yer orbitasida, keyin geosinxron orbita va Oyda va tez orada aloqalar koinotga chuqurroq kirib bordi. Hammasi AQShning Nigeriya, Singapur va Kaliforniyadagi harbiy bazalarida 1 yilda amerikaliklar tomonidan muvaffaqiyatli uchirilgan birinchi sun'iy yo'ldosh bo'lgan Explorer 1958 dan telemetriya olish uchun foydalanilgan qo'pol ko'chma radio qabul qilgichdan boshlandi. Sekin-asta, lekin shubhasiz, bu asos bugungi ilg'or xabar almashish tizimlariga aylandi.
NASA sayyoralararo tarmoq direksiyasining strategik va tizimli prognoz bo'limi boshlig'i Duglas Abraham kosmosda xabarlarni uzatish uchun mustaqil ravishda ishlab chiqilgan uchta tarmoqni ta'kidlaydi. Near Earth tarmog'i past Yer orbitasidagi kosmik kemalar bilan ishlaydi. "Bu asosan 9 dan 12 metrgacha bo'lgan antennalar to'plami. Bir necha kattaroqlari bor, 15 dan 18 metrgacha", - deydi Ibrohim. Keyinchalik, Yerning geosinxron orbitasi ustida bir nechta kuzatuv va ma'lumot uzatish yo'ldoshlari (TDRS) mavjud. "Ular past Yer orbitasidagi sun'iy yo'ldoshlarga qarashlari va ular bilan aloqa qilishlari va keyin bu ma'lumotni TDRS orqali erga etkazishlari mumkin", deb tushuntiradi Ibrohim. "Ushbu sun'iy yo'ldosh ma'lumotlarini uzatish tizimi NASA kosmik tarmog'i deb ataladi."
Ammo hatto TDRS ham Oy orbitasidan uzoqqa chiqib ketgan kosmik kema bilan boshqa sayyoralar bilan aloqa qilish uchun etarli emas edi. “Shunday qilib, biz butun quyosh tizimini qamrab oladigan tarmoq yaratishimiz kerak edi. Va bu Deep Space Network [DSN], deydi Ibrohim. Mars tarmog'i kengaytma hisoblanadi .
Uning uzunligi va tartibini hisobga olgan holda, DSN sanab o'tilgan tizimlarning eng murakkabidir. Asosan, bu diametri 34 dan 70 m gacha bo'lgan katta antennalar to'plami. Uchta DSN saytining har birida bir nechta 34 metrli antennalar va bitta 70 metrli antennalar ishlaydi. Bir sayt Goldstone (Kaliforniya), boshqasi Madrid (Ispaniya) yaqinida va uchinchisi Kanberrada (Avstraliya) joylashgan. Ushbu saytlar dunyo bo'ylab taxminan 120 daraja masofada joylashgan bo'lib, geosinxron orbitadan tashqaridagi barcha kosmik kemalarni XNUMX soat davomida qamrab oladi.
34 metrli antennalar DSN ning asosiy uskunasi bo'lib, ikkita turi mavjud: eski yuqori samarali antennalar va nisbatan yangi to'lqin uzatuvchi antennalar. Farqi shundaki, hidoyat to'lqinli antennada signallarni quvur orqali er osti boshqaruv xonasiga aks ettiruvchi beshta aniq chastotali chastotali nometall mavjud bo'lib, bu signallarni tahlil qiladigan elektronika barcha shovqin manbalaridan yaxshiroq himoyalangan. 34 metrli antennalar yakka tartibda yoki 2-3 ta idishdan iborat guruhlarda ishlaydi va NASA ehtiyojlarining ko'p qismini ta'minlay oladi. Ammo masofalar hatto bir nechta 34 metrli antennalar uchun juda uzun bo'lgan maxsus holatlarda, DSN boshqaruvi 70 metrlik yirtqich hayvonlardan foydalanadi.
"Ular bir nechta ilovalarda muhim rol o'ynaydi", deydi Ibrohim katta antennalar haqida. Birinchisi, kosmik kema Yerdan shunchalik uzoqda bo'lsa, u bilan kichikroq idish yordamida aloqa o'rnatish imkonsiz bo'ladi. “Yaxshi misollar Plutondan ancha uzoqroqqa uchib ketgan “New Horizons” missiyasi yoki Quyosh tizimidan tashqarida joylashgan Voyajer kosmik kemasi. Faqat 70 metrlik antennalar ularga kirib, ma’lumotlarini Yerga yetkaza oladi”, deb tushuntiradi Abraham.
70 metrli idish-tovoqlar, shuningdek, kosmik kema orbitaga kirish kabi rejalashtirilgan jiddiy vaziyat tufayli yoki biror narsa dahshatli noto'g'ri ketganligi sababli kuchaytiruvchi antennani boshqara olmasa ham qo'llaniladi. Masalan, 70 metrli antenna Apollon 13 ni Yerga xavfsiz qaytarish uchun ishlatilgan. U, shuningdek, Nil Armstrongning "Odam uchun bir kichik qadam, insoniyat uchun bir ulkan qadam" degan mashhur satrini qabul qildi. Va bugungi kunda ham DSN dunyodagi eng ilg'or va sezgir aloqa tizimi bo'lib qolmoqda. "Ammo ko'p sabablarga ko'ra u allaqachon o'z chegarasiga yetgan", - deb ogohlantiradi Ibrohim. - Radiochastotalarda ishlaydigan texnologiyani yaxshilash uchun deyarli hech qanday joy yo'q. Oddiy yechimlar tugaydi”.
Bir-biridan 120 daraja masofada joylashgan uchta er stantsiyasi
Kanberradagi DSN plitalari
Madriddagi DSN majmuasi
Goldstonedagi DSN
Reaktiv harakat laboratoriyasining nazorat xonasi
Radio va undan keyin nima bo'ladi
Bu hikoya yangi emas. Chuqur kosmik aloqalar tarixi chastotalarni oshirish va to'lqin uzunliklarini qisqartirish uchun doimiy kurashdan iborat. Explorer 1 108 MGts chastotalardan foydalangan. Keyin NASA 1 dan 2 gigagertsgacha bo'lgan L diapazonidagi chastotalarni qo'llab-quvvatlovchi kattaroq, yaxshi daromadli antennalarni taqdim etdi. Keyin navbat 2 dan 4 gigagertsgacha bo'lgan chastotali S diapazoniga keldi va keyin agentlik 7-11,2 gigagertsli chastotali X diapazoniga o'tdi.
Bugungi kunda kosmik aloqa tizimlari yana o'zgarishlarni boshdan kechirmoqda - ular endi 26-40 gigagertsli diapazonga, Ka-bandiga o'tmoqda. "Ushbu tendentsiyaning sababi shundaki, to'lqin uzunliklari qanchalik qisqa va chastotalar qanchalik baland bo'lsa, ma'lumotlarni uzatish tezligi shunchalik yuqori bo'ladi", deydi Ibrohim.
NASAda tarixan aloqa sur'ati juda tez bo'lganini hisobga olsak, optimizm uchun sabablar bor. 2014-yilda Jet Propulsion Laboratory tomonidan chop etilgan tadqiqot ishi taqqoslash uchun quyidagi o‘tkazish qobiliyati ma’lumotlarini taqdim etadi: Agar biz Yupiterdan Yerga odatiy iPhone suratini uzatish uchun Explorer 1 ning aloqa texnologiyalaridan foydalangan bo‘lsak, bu koinotning hozirgi yoshidan 460 baravar ko‘proq vaqt oladi. 2-yillardagi Pionerlar 4 va 1960 uchun 633 000 yil kerak bo'lardi. 9 yildagi Mariner 1971 buni 55 soat ichida bajargan bo'lardi. Bugun MRSga uch daqiqa kerak bo'ladi.
Yagona muammo, albatta, kosmik kemalar tomonidan qabul qilinadigan ma'lumotlarning hajmi uning uzatish imkoniyatlarining o'sishidan tezroq bo'lmasa ham, tez o'sib bormoqda. 40 yillik faoliyati davomida Voyagers 1 va 2 5 TB axborot ishlab chiqardi. 2020 yilda ishga tushirilishi rejalashtirilgan NISAR Earth Science sun'iy yo'ldoshi oyiga 85 TB ma'lumot ishlab chiqaradi. Va agar Yerning sun'iy yo'ldoshlari bunga qodir bo'lsa, sayyoralar o'rtasida bunday hajmdagi ma'lumotlarni uzatish butunlay boshqacha hikoyadir. Hatto nisbatan tez MRS ham 85 yil davomida Yerga 20 TB ma'lumot uzatadi.
"2020-yillarning oxiri va 2030-yillarning boshlarida Marsni tadqiq qilish uchun kutilgan ma'lumotlar tezligi 150 Mbit / s yoki undan yuqori bo'ladi, shuning uchun hisob-kitob qilaylik", deydi Ibrohim. - Agar bizdan Marsgacha bo'lgan maksimal masofada joylashgan MRS toifali kosmik kema Yerdagi 1 metrli antennaga taxminan 70 Mbit / s tezlikni yuborishi mumkin bo'lsa, u holda 150 Mbit / s tezlikda aloqani tashkil qilish uchun 150 70 metrli massiv. antennalar kerak bo'ladi. Ha, albatta, biz bu bema'ni miqdorni biroz qisqartirishning aqlli usullarini topishimiz mumkin, ammo muammo aniq: 150 Mbit / s tezlikda sayyoralararo aloqani tashkil qilish juda qiyin. Bundan tashqari, bizda ruxsat etilgan chastotalar tugayapti”.
Ibrohim ko'rsatganidek, S-diapazonida yoki X-diapazonida ishlaydigan yagona 25 Mbit / s missiya mavjud bo'lgan barcha spektrni egallaydi. Ka-bandida ko'proq joy bor, lekin 150 Mbit/s o'tkazish qobiliyatiga ega ikkita Mars sun'iy yo'ldoshi butun spektrni egallaydi. Oddiy qilib aytganda, sayyoralararo internet ishlashi uchun radiodan ko'proq narsa talab qilinadi - u lazerlarga tayanadi.
Optik aloqalarning paydo bo'lishi
Lazerlar futuristik ko'rinadi, ammo optik aloqa g'oyasi 1880-yillarda Aleksandr Grem Bell tomonidan berilgan patentga borib taqaladi. Bell juda tor nurga qaratilgan quyosh nuri tovushlar bilan tebranadigan aks ettiruvchi diafragmaga yo'naltirilgan tizimni ishlab chiqdi. Tebranishlar ob'ektiv orqali qo'pol fotodetektorga o'tadigan yorug'likning o'zgarishiga olib keldi. Fotodetektorning qarshiligidagi o'zgarishlar telefon orqali o'tadigan oqimni o'zgartirdi.
Tizim beqaror edi, ovoz balandligi juda past edi va Bell oxir-oqibat bu fikrdan voz kechdi. Ammo deyarli 100 yil o'tgach, lazerlar va optik tolalar bilan qurollangan NASA muhandislari bu eski tushunchaga qaytishdi.
"Biz radiochastota tizimlarining cheklovlarini bilar edik, shuning uchun JPLda 1970-yillarning oxiri, 1980-yillarning boshlarida biz kosmik lazerlar yordamida chuqur fazodan xabarlarni uzatish imkoniyatlarini muhokama qila boshladik", dedi Avraam. Chuqur kosmik optik aloqada nima borligini va mumkin emasligini yaxshiroq tushunish uchun laboratoriya 1980-yillarning oxirida to'rt yillik Deep Space Relay Satellite System (DSRSS) tadqiqotini boshladi. Tadqiqot muhim savollarga javob berishi kerak edi: ob-havo va ko'rish muammolari haqida nima deyish mumkin (oxir-oqibat, radio to'lqinlar bulutlardan osongina o'tishi mumkin, lazerlar esa mumkin emas)? Quyosh-Yer-zond burchagi juda keskin bo'lib qolsa-chi? Yerdagi detektor zaif optik signalni quyosh nuridan ajrata oladimi? Va nihoyat, bularning barchasi qancha turadi va bunga arziydimi? "Biz hali ham bu savollarga javob izlayapmiz", deb tan oladi Ibrohim. "Biroq, javoblar optik ma'lumotlarni uzatish imkoniyatini tobora ko'proq qo'llab-quvvatlamoqda."
DSRSS Yer atmosferasidan yuqorida joylashgan nuqta optik va radio aloqalari uchun eng mos kelishini taklif qildi. Ta'kidlanishicha, orbital stansiyaga o'rnatilgan optik aloqa tizimi har qanday yerga asoslangan arxitekturadan, jumladan 70 metrlik ramziy antennalardan yaxshiroq ishlaydi. Pastki Yer orbitasida 10 metrli idishni joylashtirish va keyin uni geosinxronga ko'tarish rejalashtirilgan edi. Biroq, idish-tovoqli sun'iy yo'ldosh, raketa va beshta foydalanuvchi terminalidan iborat bunday tizimning narxi juda katta edi. Bundan tashqari, tadqiqotda sun'iy yo'ldosh buzilgan taqdirda ishga tushadigan zarur yordamchi tizimning narxi ham kiritilmagan.
Ushbu tizim uchun Laboratoriya DRSS bilan bir vaqtda o'tkazilgan Laboratoriyaning Yerga asoslangan ilg'or texnologiyalarni o'rganish (GBATS) hisobotida tasvirlangan zamin arxitekturasini ko'rib chiqishni boshladi. GBATSda ishlaydigan odamlar ikkita muqobil taklif bilan chiqdilar. Birinchisi, butun ekvator bo'ylab bir-biridan 10 graduslik masofada joylashgan 60 metrli antennalar va metr uzunlikdagi zaxira antennalarga ega oltita stantsiyani o'rnatish. Stantsiyalar tog' cho'qqilarida qurilishi kerak edi, bu erda ob-havo yiliga kamida 66% ochiq bo'ladi. Shunday qilib, 2-3 stantsiya har doim har qanday kosmik kemaga ko'rinadi va ular har xil ob-havoga ega bo'ladi. Ikkinchi variant - to'qqizta stantsiya, uchta guruhga bo'lingan va bir-biridan 120 daraja masofada joylashgan. Har bir guruh ichidagi stantsiyalar bir-biridan 200 km masofada joylashgan bo'lishi kerak edi, shunda ular to'g'ridan-to'g'ri ko'rinadigan joyda, lekin har xil ob-havo kameralarida bo'lishi kerak.
Ikkala GBATS arxitekturasi kosmik yondashuvga qaraganda arzonroq edi, lekin ularda ham muammolar bor edi. Birinchidan, signallar Yer atmosferasidan o'tishi kerak bo'lganligi sababli, kunduzgi qabul qilish yoritilgan osmon tufayli tungi qabul qilishdan ancha yomonroq bo'lar edi. Aqlli tartibga qaramay, optik yerosti stantsiyalari ob-havoga bog'liq bo'ladi. Lazerni yerosti stansiyasiga yo‘naltirayotgan kosmik kema oxir-oqibat yomon ob-havo sharoitlariga moslashishi va bulutlar bilan qoplanmagan boshqa stansiya bilan aloqani tiklashi kerak bo‘ladi.
Biroq, muammolardan qat'i nazar, DSRSS va GBATS loyihalari chuqur kosmik aloqalar uchun optik tizimlar va NASA muhandislarining zamonaviy ishlanmalari uchun nazariy asoslarni yaratdi. Qolgan narsa shunday tizimni qurish va uning ish faoliyatini namoyish etish edi. Yaxshiyamki, bu bir necha oy oldin edi.
Loyihani amalga oshirish
Bu vaqtga kelib, kosmosda optik ma'lumotlarni uzatish allaqachon amalga oshirilgan edi. Birinchi tajriba 1992 yilda, Galileo zondi Yupiter tomon yo'nalganida va yuqori aniqlikdagi kamerasini Yer tomon burganida, Stol tog'i rasadxonasidagi 60 sm teleskopdan va 1,5 m masofadan yuborilgan lazer impulslarini muvaffaqiyatli qabul qilish uchun o'tkazildi. Nyu-Meksikodagi USAF Starfire optik teleskop diapazoni. Ayni paytda Galiley Yerdan 1,4 million km uzoqlikda edi, lekin ikkala lazer nurlari ham uning kamerasiga tushdi.
Yaponiya va Yevropa kosmik agentliklari ham Yer orbitasidagi yerosti stansiyalari va sun’iy yo‘ldoshlar o‘rtasida optik aloqa o‘rnatishga muvaffaq bo‘ldi. Keyin ular ikkita sun'iy yo'ldosh o'rtasida 50 Mbit / s tezlikda aloqa o'rnatishga muvaffaq bo'lishdi. Bir necha yil oldin, nemis jamoasi Yer orbitasidagi NFIRE sun'iy yo'ldoshi va Ispaniyaning Tenerife shahridagi yerosti stansiyasi o'rtasida 5,6 Gbps kogerent optik ikki tomonlama aloqani o'rnatdi. Ammo bu holatlarning barchasi past Yer orbitasi bilan bog'liq edi.
Quyosh tizimidagi boshqa sayyora yaqinidagi orbitada yerosti stansiyasi va kosmik kemani bog‘laydigan birinchi optik aloqa 2013-yil yanvar oyida tashkil etilgan. Mona Lizaning 152 x 200 pikselli oq-qora tasviri NASA Goddard kosmik parvozlar markazidagi Keyingi avlod sun'iy yo'ldosh lazer diapazonidan 300 bps tezlikda Oyni kashf qilish orbitasiga (LRO) uzatildi. Muloqot bir tomonlama edi. LRO Yerdan olingan tasvirni muntazam radioaloqa orqali qaytarib yubordi. Rasmga ozgina dasturiy ta'minot xatosi tuzatish kerak edi, lekin bu kodlashsiz ham uni tanib olish oson edi. Va o'sha paytda Oyga yanada kuchli tizimni ishga tushirish rejalashtirilgan edi.
2013-yilgi Lunar Reconnaissance Orbiter loyihasidan: Yer atmosferasi tomonidan kiritilgan uzatish xatolaridan ma'lumotni tozalash uchun (chapda) Goddard kosmik parvozlar markazi olimlari CD va DVD disklarida keng qo'llaniladigan Reed-Solomon xatosini tuzatishdan (o'ngda) foydalanganlar. Umumiy xatolarga etishmayotgan piksellar (oq) va noto'g'ri signallar (qora) kiradi. Oq chiziq uzatishdagi qisqa pauzani bildiradi.
«(LADEE) 6-yil 2013-oktabrda Oy orbitasiga chiqdi va bir hafta o‘tgach, ma’lumotlarni uzatish uchun o‘zining impulsli lazerini ishga tushirdi. Bu safar NASA boshqa yo'nalishda 20 Mbit/s tezlikda va boshqa yo'nalishda 622 Mbit/s rekord tezlikda ikki tomonlama aloqani tashkil etishga harakat qildi. Yagona muammo missiyaning qisqa muddati edi. LRO ning optik aloqalari bir vaqtning o'zida bir necha daqiqa ishlagan. LADEE o'z lazeri bilan 16 kun davomida 30 soat davomida ma'lumot almashdi. Bu holat 2019-yil iyuniga mo‘ljallangan Lazer Aloqa Ko‘rgazmasi (LCRD) sun’iy yo‘ldoshining ishga tushirilishi bilan o‘zgaradi.Uning vazifasi koinotdagi kelajakdagi aloqa tizimlari qanday ishlashini ko‘rsatishdan iborat.
LCRD NASA reaktiv harakat laboratoriyasida MITning Linkoln laboratoriyasi bilan birgalikda ishlab chiqilmoqda. U ikkita optik terminalga ega bo'ladi: biri past Yer orbitasidagi aloqa uchun, ikkinchisi chuqur fazo uchun. Birinchisi, Differentsial Fazali Shift Anahtaring (DPSK) dan foydalanishi kerak. Transmitter 2,88 gigagertsli chastotada lazer impulslarini yuboradi. Ushbu texnologiyadan foydalangan holda, har bir bit ketma-ket impulslarning fazalar farqi bilan kodlanadi. U 2,88 Gbit/s tezlikda ishlay oladi, biroq buning uchun katta quvvat talab etiladi. Detektorlar faqat yuqori energiyali signallardagi impulslar orasidagi farqni aniqlay oladi, shuning uchun DPSK Yerga yaqin aloqalar uchun juda yaxshi ishlaydi, ammo bu energiyani saqlash muammoli bo'lgan chuqur fazo uchun eng yaxshi usul emas. Marsdan yuborilgan signal Yerga yetib borgunga qadar energiyani yo'qotadi, shuning uchun LCRD chuqur fazo bilan optik aloqani namoyish qilish uchun impuls fazasi modulyatsiyasi deb ataladigan samaraliroq texnologiyadan foydalanadi.
NASA muhandislari LADEEni sinovga tayyorlaydilar
2017 yilda muhandislar termal vakuum kamerasida parvoz modemlarini sinovdan o'tkazdilar
"Bu asosan fotonlarni sanashdir", deb tushuntiradi Ibrohim. – Aloqa uchun ajratilgan qisqa muddat bir necha vaqt davrlariga bo‘linadi. Ma'lumotni olish uchun siz har bir intervalda fotonlar detektor bilan to'qnashganligini tekshirishingiz kerak. FIMda ma'lumotlar shunday kodlangan." Bu Morze kodiga o'xshaydi, lekin juda tez tezlikda. Yoki ma'lum bir vaqtda chaqnash bor yoki yo'q va xabar miltillashlar ketma-ketligi bilan kodlangan. "Bu DPSKga qaraganda ancha sekinroq bo'lsa-da, biz hali ham Marsgacha bo'lgan masofadan o'nlab yoki yuzlab Mbit / s optik aloqalarni taqdim eta olamiz", deb qo'shimcha qiladi Avraam.
Albatta, LCRD loyihasi nafaqat bu ikki terminal. Shuningdek, u kosmosda Internet markazi sifatida ishlashi kerak. Yerda uchta stantsiya LCRD bilan ishlaydi: biri Nyu-Meksikodagi White Sandsda, biri Kaliforniyadagi Table Mountainda va biri Gavayi orolida yoki Mauida. Maqsad, agar stansiyalardan birida yomon ob-havo yuzaga kelsa, bir yerosti stantsiyasidan ikkinchisiga o'tishni sinab ko'rish. Missiya, shuningdek, LCRD ning ma'lumotlarni uzatuvchi sifatida ishlashini sinab ko'radi. Stantsiyalardan birining optik signali sun'iy yo'ldoshga yuboriladi va keyin boshqa stantsiyaga uzatiladi - barchasi optik aloqa orqali.
Agar ma'lumotni darhol uzatish imkoni bo'lmasa, LCRD uni saqlaydi va imkoniyat paydo bo'lganda uzatadi. Agar ma'lumotlar shoshilinch bo'lsa yoki bort xotirasida etarli joy bo'lmasa, LCRD uni darhol Ka-band antennasi orqali yuboradi. Shunday qilib, kelajakdagi uzatuvchi sun'iy yo'ldoshlar uchun kashshof bo'lgan LCRD gibrid radio-optik tizim bo'ladi. NASA 2030-yillarda insoniyatning chuqur fazoviy tadqiqini qoʻllab-quvvatlaydigan sayyoralararo tarmoqni yaratish uchun Mars atrofidagi orbitaga aynan mana shunday qurilmani joylashtirishi kerak.
Marsni onlayn qilish
O‘tgan yil davomida Ibrohim jamoasi 2019-yilning may oyida Fransiyada bo‘lib o‘tadigan SpaceOps konferensiyasida taqdim etiladigan chuqur kosmik aloqa kelajagini tavsiflovchi ikkita maqola yozdi. Birida chuqur kosmik aloqalar tasvirlangan, ikkinchisi (“") Qizil sayyoradagi kosmonavtlar uchun Internetga o'xshash xizmat ko'rsatishga qodir bo'lgan infratuzilmaning batafsil tavsifini taqdim etadi.
O'rtacha ma'lumotlarni uzatish tezligining eng yuqori bahosi yuklab olish uchun 215 Mbit / s va yuklash uchun 28 Mbit / s ni tashkil etdi. Mars Interneti uchta tarmoqdan iborat bo'ladi: yer usti tadqiqot maydonini qamrab olgan WiFi, ma'lumotlarni yerdan Yerga uzatuvchi sayyoraviy tarmoq va Yer tarmog'i, bu ma'lumotlarni qabul qilish va javoblarni yuborish uchun mas'ul bo'lgan uchta saytga ega chuqur kosmik aloqa tarmog'i. Mars.
“Bunday infratuzilmani rivojlantirishda muammolar ko'p. U ishonchli va barqaror bo'lishi kerak, hatto Marsga maksimal masofa 2,67 AU bo'lsa ham. Mars Quyosh orqasiga yashiringanda, quyoshning yuqori birikmasi davrida, - deydi Ibrohim. Bunday birikma har ikki yilda sodir bo'ladi va Mars bilan aloqani butunlay buzadi. “Bugun biz bunga dosh berolmaymiz. Marsdagi barcha qo'nish va orbital stantsiyalar taxminan ikki hafta davomida Yer bilan aloqani yo'qotadi. Optik aloqa bilan, quyosh ulanishi tufayli aloqa yo'qotishlari yanada uzoqroq bo'ladi, 10 dan 15 haftagacha. Robotlar uchun bunday bo'shliqlar ayniqsa qo'rqinchli emas. Bunday izolyatsiya ularga muammo tug'dirmaydi, chunki ular zerikmaydi, yolg'izlikni boshdan kechirmaydi va o'z yaqinlarini ko'rishga hojat yo'q. Ammo odamlar uchun bu butunlay boshqacha.
"Shuning uchun biz nazariy jihatdan Mars yuzasidan 17300 km balandlikdagi dumaloq ekvator orbitasiga joylashtirilgan ikkita orbital uzatgichni ishga tushirishga ruxsat beramiz", deb davom etadi Ibrohim. Tadqiqotga ko'ra, ularning har biri 1500 kg og'irlikda bo'lishi va bortida X diapazoni, Ka diapazoni va optik diapazonda ishlaydigan terminallar to'plamiga ega bo'lishi va 20-30 kVt quvvatga ega quyosh panellari bilan quvvatlanishi kerak. Ular sayyoralararo tarmoqlarda muqarrar ravishda yuzaga keladigan uzoq kechikishlarni bartaraf etish uchun mo'ljallangan TCP/IP protokolini qo'llab-quvvatlashi kerak. Tarmoqda ishtirok etuvchi orbital stansiyalar astronavtlar va sayyora yuzasidagi transport vositalari, yerosti stansiyalari va bir-biri bilan aloqa o'rnatishi kerak.
"Ushbu o'zaro bog'lanish juda muhim, chunki u ma'lumotlarni 250 Mbit / s tezlikda uzatish uchun zarur bo'lgan antennalar sonini kamaytiradi", deydi Ibrohim. Uning jamoasi hisob-kitoblariga ko'ra, orbital transmitterlardan biridan 250 Mbit / s tezlikda ma'lumot olish uchun oltita 34 metrli antennalar majmuasi kerak bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, NASA chuqur kosmik aloqa ob'ektlarida uchta qo'shimcha antenna qurishi kerak, ammo ularni qurish uchun yillar ketadi va juda qimmat. "Ammo biz ikkita orbital stantsiya ma'lumotlarni almashishi va bir vaqtning o'zida 125 Mbit / s tezlikda yuborishi mumkin, deb o'ylaymiz, bir uzatuvchi ma'lumotlar paketining yarmini, ikkinchisini esa boshqasini yuboradi", deydi Ibrohim. Bugungi kunda ham 34 metr chuqurlikdagi kosmik aloqa antennalari bir vaqtning o'zida to'rt xil kosmik kemadan ma'lumotlarni qabul qila oladi, natijada vazifani bajarish uchun uchta antenna kerak bo'ladi. "Osmonning bir hududidan ikkita 125 Mbit / s tezlikda uzatishni qabul qilish, bitta uzatishni qabul qilish bilan bir xil miqdordagi antennalarni talab qiladi", deb tushuntiradi Ibrohim. "Ko'proq antennalar faqat yuqori tezlikda muloqot qilishingiz kerak bo'lganda talab qilinadi."
Quyosh birikmasi muammosini hal qilish uchun Ibrohim jamoasi Quyosh-Mars/Quyosh-Yer orbitasining L4/L5 nuqtalariga uzatuvchi sun’iy yo‘ldoshni uchirishni taklif qildi. Keyin, qo'shilish davrlarida, u orqali signallarni yuborish o'rniga, Quyosh atrofida ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatilishi mumkin edi. Afsuski, bu davrda tezlik 100 Kbit / s gacha tushadi. Oddiy qilib aytganda, u ishlaydi, lekin bu yomon.
Ayni paytda, Marsdagi bo‘lajak astronavtlar mushukchaning suratini olish uchun 40 daqiqagacha kechikishlarni hisobga olmaganda, uch daqiqadan sal ko‘proq kutishlari kerak bo‘ladi. Yaxshiyamki, insoniyatning ambitsiyalari bizni Qizil sayyoradan ham uzoqqa olib borishidan oldin, sayyoralararo Internet ko'pincha yaxshi ishlaydi.
Manba: www.habr.com