“O fẹrẹ ko si ibikan lati mu ilọsiwaju imọ-ẹrọ ti o ṣiṣẹ ni awọn igbohunsafẹfẹ redio. Awọn ojutu Rọrun Ipari"
Ni Oṣu kọkanla ọjọ 26, ọdun 2018 ni 22:53 pm akoko Moscow, NASA tun ṣaṣeyọri lẹẹkansi - iwadii InSight ti ṣaṣeyọri gbe sori oju-aye Mars lẹhin igbati o tun pada, iran ati awọn ọna ibalẹ, eyiti a pe ni “iṣẹju mẹfa ati idaji ti ẹru.” Apejuwe ti o yẹ, nitori awọn onimọ-ẹrọ NASA ko le mọ lẹsẹkẹsẹ boya iwadii aaye ti ṣaṣeyọri ti de lori ilẹ aye, nitori idaduro akoko ni awọn ibaraẹnisọrọ laarin Earth ati Mars, eyiti o to awọn iṣẹju 8,1. Lakoko window yii, InSight ko le gbarale awọn eriali igbalode ati alagbara julọ - ohun gbogbo da lori awọn ibaraẹnisọrọ UHF ti atijọ (ọna yii ti pẹ ni lilo ninu ohun gbogbo lati awọn igbesafefe TV ati awọn ọrọ-ọrọ si awọn ẹrọ Bluetooth).
Bi abajade, data to ṣe pataki lori ipo InSight ni a tan kaakiri lori awọn igbi redio pẹlu igbohunsafẹfẹ ti 401,586 MHz si awọn satẹlaiti meji -, WALL-E ati EVE, eyiti o gbejade data ni iyara ti 8 Kbps si awọn eriali mita 70 ti o wa lori Earth. Awọn Cubesats ti ṣe ifilọlẹ lori apata kanna bi InSight, ati pe wọn tẹle e lori irin-ajo rẹ si Mars lati ṣe akiyesi ibalẹ ati gbe data pada si ile lẹsẹkẹsẹ. Miiran orbiting Martian ọkọ, gẹgẹ bi awọn (MRS), wa ni ipo korọrun ati pe ko le ni akọkọ pese fifiranṣẹ ni akoko gidi pẹlu alagbese naa. Kii ṣe lati sọ pe gbogbo ibalẹ naa da lori awọn Cubesats ti o ni iwọn idanwo meji kọọkan, ṣugbọn MRS yoo ni anfani lati atagba data nikan lati InSight lẹhin idaduro paapaa to gun.
Ibalẹ InSight gangan fi gbogbo faaji ibaraẹnisọrọ NASA, “Nẹtiwọọki Mars” si idanwo naa. Awọn ifihan agbara lati InSight lander, ti o tan si awọn satẹlaiti yipo, yoo ti de Earth lonakona, paapaa ti awọn satẹlaiti ba kuna. WALL-E ati Efa ni a nilo fun gbigbe alaye lẹsẹkẹsẹ, wọn si ṣe. Ti awọn Cubsats wọnyi ko ba ṣiṣẹ fun idi kan, MRS ti ṣetan lati ṣe ipa wọn. Ọ̀kọ̀ọ̀kan wọn ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ọ̀nà orí Íńtánẹ́ẹ̀tì tó dà bí ẹ̀rọ ayélujára, tí wọ́n ń fi ìsokọ́ra àwọn ìsokọ́ra data ránṣẹ́ nípasẹ̀ àwọn ebute oríṣiríṣi tí ó ní onírúurú ohun èlò. Loni, daradara julọ ninu wọn ni MRS, ti o lagbara lati tan kaakiri data ni awọn iyara to 6 Mbps (ati pe eyi ni igbasilẹ lọwọlọwọ fun awọn iṣẹ apinfunni interplanetary). Sibẹsibẹ, NASA ti ni lati ṣiṣẹ ni awọn iyara ti o lọra pupọ ni iṣaaju - ati pe yoo nilo gbigbe data yiyara pupọ ni ọjọ iwaju.
Bii ISP rẹ, NASA ngbanilaaye awọn olumulo Intanẹẹti lati ibaraẹnisọrọ pẹlu spacecraft ni akoko gidi.
Jin Space Network
Pẹlu wiwa ti NASA ti n pọ si ni aaye, awọn eto ibaraẹnisọrọ ti o ni ilọsiwaju ti han nigbagbogbo, ti o bo aaye diẹ sii ati siwaju sii: akọkọ o jẹ orbit Earth kekere, lẹhinna geosynchronous orbit ati Oṣupa, ati laipẹ awọn ibaraẹnisọrọ lọ jinle si aaye. Gbogbo rẹ bẹrẹ pẹlu redio amusowo robi ti o lo awọn ipilẹ ologun AMẸRIKA ni Nigeria, Singapore, ati California lati gba telemetry lati Explorer 1, satẹlaiti akọkọ ti ṣe ifilọlẹ ni aṣeyọri nipasẹ awọn Amẹrika ni ọdun 1958. Laiyara ṣugbọn nitõtọ, ipilẹ yii ti wa sinu awọn eto fifiranṣẹ ilọsiwaju ode oni.
Douglas Abraham, ori ti ilana ati asọtẹlẹ awọn ọna ṣiṣe ni NASA's Interplanetary Network Directorate, ṣe afihan awọn nẹtiwọọki ti o ni idagbasoke ominira mẹta fun fifiranṣẹ ni aaye. Nẹtiwọọki Isunmọ Earth n ṣiṣẹ pẹlu ọkọ ofurufu ni yipo Earth kekere. "O jẹ eto awọn eriali, pupọ julọ 9m si 12m. Awọn nla diẹ wa, 15m si 18m," Abraham sọ. Lẹhinna, loke iyipo geosynchronous ti Earth, ipasẹ pupọ wa ati awọn satẹlaiti data (TDRS). Abraham salaye: "Wọn le wo isalẹ awọn satẹlaiti ni kekere Earth orbit ati ibasọrọ pẹlu wọn, ati lẹhinna gbe alaye yii nipasẹ TDRS si ilẹ. “Eto gbigbe data satẹlaiti yii ni a pe ni nẹtiwọọki aaye NASA.”
Ṣugbọn paapaa TDRS ko to lati ṣe ibaraẹnisọrọ pẹlu ọkọ ofurufu ti o lọ jina ju yipo Oṣupa lọ si awọn aye aye miiran. “Nitorinaa a ni lati ṣẹda nẹtiwọọki kan ti o bo gbogbo eto oorun. Ati pe eyi ni Nẹtiwọọki Space Deep, DSN,” Abraham sọ. Nẹtiwọọki Martian jẹ itẹsiwaju .
Fi fun iwọn ati awọn ero, DSN jẹ eka julọ ti awọn eto ti a ṣe akojọ. Ni otitọ, eyi jẹ eto ti awọn eriali nla, lati 34 si 70 m ni iwọn ila opin. Ọkọọkan awọn aaye DSN mẹta ni ọpọlọpọ awọn eriali 34m ati eriali 70m kan. Aaye kan wa ni Goldstone (California), miiran nitosi Madrid (Spain), ati ẹkẹta ni Canberra (Australia). Awọn aaye wọnyi wa ni isunmọ awọn iwọn 120 yato si ni ayika agbaye, ati pese agbegbe XNUMX/XNUMX fun gbogbo ọkọ ofurufu ni ita ti orbit geosynchronous.
Awọn eriali 34m jẹ ohun elo mojuto DSN ati pe o wa ni awọn oriṣiriṣi meji: awọn eriali iṣẹ ṣiṣe giga atijọ ati awọn eriali waveguide tuntun jo. Iyatọ ti o yatọ ni pe eriali waveguide ni awọn digi RF kongẹ marun ti o ṣe afihan awọn ifihan agbara isalẹ paipu kan si yara iṣakoso ipamo, nibiti ẹrọ itanna ti o ṣe itupalẹ awọn ifihan agbara wọnyẹn ni aabo to dara julọ lati gbogbo awọn orisun kikọlu. Awọn eriali 34-mita, ṣiṣẹ ni ẹyọkan tabi ni awọn ẹgbẹ ti awọn ounjẹ 2-3, le pese pupọ julọ ibaraẹnisọrọ ti NASA nilo. Ṣugbọn fun awọn ọran pataki nibiti awọn ijinna ti gun ju fun paapaa awọn eriali 34m diẹ, iṣakoso DSN nlo awọn aderubaniyan 70m.
“Wọn ṣe ipa pataki ni awọn ọran pupọ,” Abraham sọ nipa awọn eriali nla. Ni igba akọkọ ti ọkọ ofurufu ti jinna si Earth pe kii yoo ṣee ṣe lati ṣe agbekalẹ ibaraẹnisọrọ pẹlu rẹ nipa lilo satelaiti kekere kan. “Awọn apẹẹrẹ ti o dara yoo jẹ iṣẹ apinfunni Titun Horizons, eyiti o ti fò ti o jinna ju Pluto, tabi ọkọ ofurufu Voyager, ti o wa ni ita eto oorun. Awọn eriali 70-mita nikan ni anfani lati wọle si wọn ki o fi data wọn ranṣẹ si Earth, ”Abraham ṣalaye.
Awọn awopọ 70-mita naa tun lo nigbati ọkọ ofurufu ko le ṣiṣẹ eriali ti o lagbara, boya nitori ipo pataki ti a gbero gẹgẹbi titẹsi orbital, tabi nitori pe ohun kan ko tọ. Eriali 70-mita, fun apẹẹrẹ, ni a lo lati da Apollo 13 pada si Earth lailewu. O tun gba laini olokiki Neil Armstrong, "Igbese kekere kan fun eniyan, igbesẹ nla kan fun eniyan." Ati paapaa loni, DSN jẹ eto ibaraẹnisọrọ to ti ni ilọsiwaju julọ ati ifura ni agbaye. “Ṣugbọn nitori ọpọlọpọ awọn idi, o ti de opin rẹ tẹlẹ,” ni Abraham kilọ. “O fẹrẹ ko si ibikan lati mu ilọsiwaju imọ-ẹrọ ti o ṣiṣẹ ni awọn igbohunsafẹfẹ redio. Awọn ojutu ti o rọrun ti pari. ”
Meta ilẹ ibudo 120 iwọn yato si
DSN farahan ni Canberra
DSN eka ni Madrid
DSN ni Goldstone
Yara Iṣakoso ni Jet Propulsion Laboratory
Redio ati ohun ti o wa lẹhin rẹ
Itan yii kii ṣe tuntun. Itan-akọọlẹ ti awọn ibaraẹnisọrọ aaye ti o jinlẹ ni ijakadi igbagbogbo lati mu awọn igbohunsafẹfẹ pọ si ati kuru awọn iwọn gigun. Explorer 1 lo awọn igbohunsafẹfẹ ti 108 MHz. NASA lẹhinna ṣafihan nla, awọn eriali ti o ni anfani ti o dara julọ ti o ṣe atilẹyin awọn igbohunsafẹfẹ lati L-band, lati 1 si 2 GHz. Lẹhinna yipada ti S-band, pẹlu awọn igbohunsafẹfẹ lati 2 si 4 GHz, ati lẹhinna ile-ibẹwẹ yipada si X-band, pẹlu awọn igbohunsafẹfẹ ti 7-11,2 GHz.
Loni, awọn ọna ẹrọ ibaraẹnisọrọ aaye tun n gba awọn ayipada - ni bayi wọn nlọ si ẹgbẹ 26-40 GHz, Ka-band. "Idi fun aṣa yii ni pe kukuru awọn gigun gigun ati ti o ga julọ awọn igbohunsafẹfẹ, diẹ sii awọn oṣuwọn data ti o le gba," Abraham sọ.
Awọn idi wa fun ireti, fun ni itan-akọọlẹ iyara idagbasoke ibaraẹnisọrọ ni NASA ti ga pupọ. Iwe iwadi 2014 lati Ile-iṣẹ Jet Propulsion Laboratory tọka data igbejade atẹle wọnyi fun lafiwe: ti a ba lo awọn imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ ti Explorer 1 lati gbe fọto aṣoju iPhone kan lati Jupiter lọ si Earth, yoo gba awọn akoko 460 to gun ju Agbaye ti ọjọ-ori lọwọlọwọ lọ. Awọn aṣaaju-ọna 2 ati 4 lati awọn ọdun 1960 yoo ti gba 633 ọdun. Mariner 000 lati 9 yoo ti ṣe ni awọn wakati 1971. Loni o yoo gba MPC iṣẹju mẹta.
Iṣoro kan ṣoṣo, nitorinaa, ni pe iye data ti o gba nipasẹ awọn ọkọ ofurufu n dagba ni iyara, ti ko ba yara ju idagba ninu awọn agbara gbigbe lọ. Lori 40 ọdun ti iṣẹ, Voyagers 1 ati 2 ṣe agbekalẹ TB 5 ti alaye. Satẹlaiti NISAR Earth Science, ti a ṣeto fun ifilọlẹ ni ọdun 2020, yoo ṣe agbejade TB 85 ti data fun oṣu kan. Ati pe ti awọn satẹlaiti Earth ba lagbara pupọ lati ṣe eyi, gbigbe iru iwọn didun data laarin awọn aye jẹ itan ti o yatọ patapata. Paapaa MRS ti o yara kan yoo tan 85 TB ti data si Earth fun ọdun 20.
“Awọn iwọn gbigbe data ifoju fun iṣawari ti Mars ni ipari awọn ọdun 2020 ati ibẹrẹ 2030s yoo jẹ 150 Mbps tabi ga julọ, nitorinaa jẹ ki a ṣe iṣiro,” Abraham sọ. - Ti ọkọ ofurufu MPC-kilasi ni ijinna ti o pọju lati ọdọ wa si Mars le firanṣẹ nipa 1 Mbps si eriali 70-mita lori Earth, lẹhinna opo ti awọn eriali 150 150-mita yoo nilo lati fi idi ibaraẹnisọrọ mulẹ ni iyara 70 Mbps . Bẹẹni, nitorinaa, a le wa pẹlu awọn ọna onilàkaye lati dinku iye asan yii diẹ, ṣugbọn iṣoro naa han gbangba: siseto ibaraẹnisọrọ interplanetary ni iyara ti 150 Mbps jẹ lile pupọju. Ni afikun, a n pari ni irisi ti awọn igbohunsafẹfẹ ti a gba laaye. ”
Gẹgẹbi Abraham ṣe afihan, nṣiṣẹ lori ẹgbẹ S tabi X, iṣẹ apinfunni kan pẹlu agbara 25 Mbps yoo gba gbogbo irisi ti o wa. Aaye diẹ sii wa ni Ka-band, ṣugbọn awọn satẹlaiti meji ti Mars nikan pẹlu bandiwidi ti 150 Mbps yoo gba gbogbo spekitiriumu naa. Ni irọrun, intanẹẹti interplanetary yoo nilo diẹ sii ju redio nikan lati ṣiṣẹ - yoo gbarale awọn lasers.
Awọn dide ti opitika awọn ibaraẹnisọrọ
Lasers dun ọjọ iwaju, ṣugbọn imọran ti awọn ibaraẹnisọrọ opiti le ṣe itopase pada si itọsi ti Alexander Graham Bell fiweranṣẹ ni awọn ọdun 1880. Bell ṣe agbekalẹ eto kan ninu eyiti imọlẹ oorun, ti dojukọ si tan ina dín pupọ, ni itọsọna si diaphragm ti o tan imọlẹ ti o gbọn nitori awọn ohun. Awọn gbigbọn fa awọn iyatọ ninu ina ti n kọja nipasẹ lẹnsi sinu olutọpa robi. Ayipada ninu awọn resistance ti awọn photodetector yi awọn ti isiyi nṣàn nipasẹ awọn foonu.
Awọn eto je riru, awọn iwọn didun wà gan kekere, ati Bell bajẹ abandoned yi agutan. Ṣugbọn o fẹrẹ to ọdun 100 lẹhinna, ti o ni ihamọra pẹlu awọn lasers ati awọn opiti okun, awọn onimọ-ẹrọ NASA ti pada si imọran atijọ yẹn.
"A mọ awọn idiwọn ti awọn eto RF, nitorina ni awọn ọdun 1970, tete 1980, JPL bẹrẹ si jiroro lori seese ti gbigbe awọn ifiranṣẹ lati aaye ti o jinlẹ nipa lilo awọn lasers aaye," Abraham sọ. Lati ni oye daradara ohun ti o jẹ ati pe ko ṣee ṣe ni awọn ibaraẹnisọrọ opiti aaye ti o jinlẹ, laabu ti fi aṣẹ fun iwadii ọdun mẹrin kan, Eto Satẹlaiti Relay Deep Space (DSRSS), ni ipari awọn ọdun 1980. Iwadi naa yẹ ki o dahun awọn ibeere pataki: kini nipa oju ojo ati awọn iṣoro hihan (lẹhinna, awọn igbi redio le ni irọrun kọja nipasẹ awọn awọsanma, lakoko ti awọn laser ko le)? Ohun ti o ba ti Sun-Earth-iwadi igun di ju didasilẹ? Ṣe aṣawari lori Earth ṣe iyatọ ifihan agbara opitika ti ko lagbara lati oorun? Ati nikẹhin, melo ni gbogbo eyi yoo jẹ ati pe yoo tọsi rẹ? Abraham sọ pé: “A ṣì ń wá ìdáhùn sáwọn ìbéèrè wọ̀nyí. “Sibẹsibẹ, awọn idahun n jẹrisi ilọsiwaju ti gbigbe data opitika.”
DSRSS daba pe aaye kan ti o wa loke afefe Earth yoo dara julọ fun awọn ibaraẹnisọrọ opitika ati redio. O ti sọ pe eto ibaraẹnisọrọ opiti ti a fi sori ibudo orbital yoo ṣiṣẹ dara julọ ju faaji ori ilẹ eyikeyi lọ, pẹlu awọn eriali 70-mita ti o jẹ aami. O yẹ ki o ran satelaiti 10-mita kan ni isunmọ-Aiye orbit, ati lẹhinna gbe e si geosynchronous. Sibẹsibẹ, idiyele ti iru eto kan - ti o ni satẹlaiti kan pẹlu satelaiti kan, rọkẹti ifilọlẹ ati awọn ebute olumulo marun - jẹ idinamọ. Pẹlupẹlu, iwadi naa ko paapaa pẹlu iye owo ti eto iranlọwọ ti o yẹ, eyi ti yoo wa sinu iṣẹ ni iṣẹlẹ ti satẹlaiti ikuna.
Gẹgẹbi eto yii, Lab bẹrẹ wiwo ile faaji ti a ṣalaye ninu Ikẹkọ Imọ-ẹrọ Ilọsiwaju ti Ilẹ-ilẹ (GBATS) ti a ṣe ni Lab ni akoko kanna bi DRSS. Awọn eniyan ti o ṣiṣẹ lori GBATS wa pẹlu awọn igbero yiyan meji. Akọkọ ni fifi sori ẹrọ ti awọn ibudo mẹfa pẹlu awọn eriali 10-mita ati awọn eriali apoju mita, ti o wa ni iwọn 60 yatọ si ara wọn ni ayika equator. Awọn ibudo ni lati kọ lori awọn oke oke, nibiti o kere ju 66% ti awọn ọjọ ti ọdun jẹ kedere. Nitorinaa, awọn ibudo 2-3 yoo han nigbagbogbo si eyikeyi ọkọ ofurufu, ati pe wọn yoo ni oju ojo oriṣiriṣi. Aṣayan keji jẹ awọn ibudo mẹsan, ti a ṣe akojọpọ ni awọn ẹgbẹ ti mẹta, ati pe o wa ni iwọn 120 lati ara wọn. Awọn ibudo laarin ẹgbẹ kọọkan yẹ ki o wa ni 200 km yato si ki wọn wa ni laini oju, ṣugbọn ni awọn sẹẹli oju ojo oriṣiriṣi.
Mejeeji awọn faaji GBATS din owo ju aaye aaye lọ, ṣugbọn wọn tun ni awọn iṣoro. Ni akọkọ, nitori awọn ifihan agbara ni lati kọja nipasẹ afefe ti Earth, gbigba ọsan yoo buru pupọ ju gbigba alẹ lọ nitori ọrun ti o tan. Pelu eto onilàkaye, awọn ibudo opiti ti ilẹ yoo dale lori oju ojo. Ọkọ ofurufu ti o nfẹ lesa ni ibudo ilẹ kan yoo ni lati ni ibamu si awọn ipo oju ojo buburu ati tun-ṣe ibaraẹnisọrọ pẹlu ibudo miiran ti ko ṣokunkun nipasẹ awọn awọsanma.
Bibẹẹkọ, laibikita awọn iṣoro naa, awọn iṣẹ akanṣe DSRSS ati GBATS fi ipilẹ imọ-jinlẹ lelẹ fun awọn ọna ṣiṣe opiti aaye jinlẹ ati awọn idagbasoke ode oni ti awọn onimọ-ẹrọ ni NASA. O wa nikan lati kọ iru eto kan ati ṣafihan iṣẹ rẹ. Ni Oriire, iyẹn jẹ oṣu diẹ sẹhin.
Imuse ti idawọle naa
Ni akoko yẹn, gbigbe data opitika ni aaye ti waye tẹlẹ. Idanwo akọkọ ni a ṣe ni ọdun 1992 nigbati iwadi Galileo nlọ si Jupiter ti o si yi kamẹra rẹ ti o ga si Earth lati ni aṣeyọri gba akojọpọ awọn pulses laser lati 60 cm Table Mountain Observatory Telescope ati 1,5 m USAF Starfire Optical Telescope Range. ni New Mexico. Ni akoko yẹn, Galileo wa ni 1,4 milionu km lati Earth, ṣugbọn awọn ina ina lesa mejeeji lu kamẹra rẹ.
Awọn ile-iṣẹ Space Space ti Ilu Japaanu ati Yuroopu tun ti ni anfani lati fi idi awọn ibaraẹnisọrọ opiti kalẹ laarin awọn ibudo ilẹ ati awọn satẹlaiti ni yipo Earth. Lẹhinna wọn ni anfani lati fi idi asopọ 50 Mbps kan laarin awọn satẹlaiti meji naa. Ni ọdun diẹ sẹyin, ẹgbẹ Jamani kan ṣe agbekalẹ ọna asopọ opitika bi-itọnisọna ibaramu 5,6 Gbps laarin satẹlaiti NFIRE ni orbit Earth ati ibudo ilẹ ni Tenerife, Spain. Ṣugbọn gbogbo awọn ọran wọnyi ni nkan ṣe pẹlu isunmọ-Earth orbit.
Ọna asopọ opiti akọkọ akọkọ ti o so ibudo ilẹ ati ọkọ ofurufu kan ni yipo ni ayika aye miiran ninu eto oorun ti fi sori ẹrọ ni Oṣu Kini ọdun 2013. Aworan 152 x 200 piksẹli dudu ati funfun ti Mona Lisa ni a gbejade lati Ibusọ Range Satẹlaiti Satẹlaiti Satẹlaiti ti nbọ ni NASA's Goddard Space Flight Centre si Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) ni 300 bps. Ibaraẹnisọrọ jẹ ọna kan. LRO firanṣẹ aworan ti o gba lati Earth pada nipasẹ redio aṣa. Aworan naa nilo atunṣe aṣiṣe sọfitiwia diẹ, ṣugbọn paapaa laisi fifi koodu yii o rọrun lati ṣe idanimọ. Ati ni akoko yẹn, ifilọlẹ ti eto ti o lagbara julọ si Oṣupa ti gbero tẹlẹ.
Lati Lunar Reconnaissance Orbiter ise agbese ni 2013: Lati nu soke awọn aṣiṣe gbigbe ti a ṣe nipasẹ awọn Earth ká bugbamu (osi), sayensi ni Goddard Space Flight Center lo Reed-Solomon aṣiṣe atunse (ọtun), eyi ti o ti lo darale ni CDs ati DVD. Awọn aṣiṣe aṣoju pẹlu awọn piksẹli sonu (funfun) ati awọn ifihan agbara eke (dudu). Pẹpẹ funfun kan tọkasi idaduro diẹ ninu gbigbe.
«» (LADEE) wọ orbit ti oṣupa ni Oṣu Kẹwa Ọjọ 6, Ọdun 2013, ati ni ọsẹ kan lẹhinna ṣe ifilọlẹ laser pulsed rẹ fun gbigbe data. Ni akoko yii, NASA gbiyanju lati ṣeto ibaraẹnisọrọ ọna meji ni iyara ti 20 Mbps ni itọsọna naa ati iyara igbasilẹ ti 622 Mbps ni idakeji. Iṣoro nikan ni igbesi aye kukuru ti iṣẹ apinfunni naa. Ibaraẹnisọrọ opitika LRO ṣiṣẹ fun iṣẹju diẹ nikan. LADEE ṣe ibaraẹnisọrọ pẹlu laser rẹ fun awọn wakati 16 fun apapọ 30 ọjọ. Ipo yii yẹ ki o yipada nigbati Satẹlaiti Ibaraẹnisọrọ Ibaraẹnisọrọ Laser (LCRD) ti ṣe ifilọlẹ, ti a ṣeto fun Okudu 2019. Iṣẹ-ṣiṣe rẹ ni lati ṣafihan bi awọn eto ibaraẹnisọrọ iwaju ni aaye yoo ṣiṣẹ.
LCRD ti wa ni idagbasoke ni NASA's Jet Propulsion Laboratory ni ifowosowopo pẹlu Lincoln Laboratory ni MIT. Yoo ni awọn ebute opiti meji: ọkan fun ibaraẹnisọrọ ni orbit Earth kekere, ekeji fun aaye jinna. Ni akọkọ yoo ni lati lo bọtini iyipada alakoso iyatọ (DPSK). Atagba yoo firanṣẹ awọn iṣọn laser ni igbohunsafẹfẹ ti 2,88 GHz. Lilo imọ-ẹrọ yii, bit kọọkan yoo jẹ koodu nipasẹ iyatọ alakoso ti awọn itọka ti o tẹle. Yoo ni anfani lati ṣiṣẹ ni 2,88 Gbps, ṣugbọn yoo nilo agbara pupọ. Awọn olutọpa nikan ni o lagbara lati ṣawari awọn iyatọ pulse ni awọn ifihan agbara agbara-giga, nitorina DPSK ṣiṣẹ nla pẹlu awọn ibaraẹnisọrọ to sunmọ-Earth, ṣugbọn kii ṣe ọna ti o dara julọ fun aaye ti o jinlẹ, nibiti ipamọ agbara jẹ iṣoro. Ifihan agbara ti a firanṣẹ lati Mars yoo padanu agbara ṣaaju ki o to de Earth, nitorinaa LCRD yoo lo imọ-ẹrọ ti o munadoko diẹ sii, iṣatunṣe pulse-phase, lati ṣe afihan ibaraẹnisọrọ opiti pẹlu aaye jinna.
Awọn onimọ-ẹrọ NASA mura LADEE fun idanwo
Ni ọdun 2017, awọn onimọ-ẹrọ ṣe idanwo awọn modems ọkọ ofurufu ni iyẹwu igbale gbona
"Ni pataki, o jẹ kika awọn photon," Abraham salaye. - Akoko kukuru ti a pin fun ibaraẹnisọrọ ti pin si awọn apakan akoko pupọ. Lati gba data naa, o kan nilo lati ṣayẹwo boya awọn photons ni ọkọọkan awọn ela kọlu pẹlu aṣawari naa. Eyi ni bii data ṣe jẹ koodu ni FIM. ” O dabi koodu Morse, nikan ni iyara-iyara pupọ. Boya filaṣi kan wa ni akoko kan, tabi ko si, ati pe ifiranṣẹ naa jẹ koodu nipasẹ ọna ti awọn filasi. "Lakoko ti eyi jẹ o lọra pupọ ju DPSK, a tun le ṣe idasile awọn ibaraẹnisọrọ opiti ni awọn iyara ti awọn mewa tabi awọn ọgọọgọrun Mbps titi de Mars," Abraham ṣe afikun.
Nitoribẹẹ, iṣẹ akanṣe LCRD kii ṣe nipa awọn ebute meji wọnyi nikan. O yẹ ki o tun ṣiṣẹ bi ipade Intanẹẹti ni aaye. Lori ilẹ, awọn ibudo mẹta yoo wa ti nṣiṣẹ LCRD: ọkan ni White Sands ni New Mexico, ọkan ni Table Mountain ni California, ati ọkan lori erekusu ti Hawaii tabi Maui. Ero naa ni lati ṣe idanwo iyipada lati ibudo ilẹ kan si ekeji ni ọran ti oju ojo buburu ni ọkan ninu awọn ibudo naa. Iṣẹ apinfunni naa yoo tun ṣe idanwo iṣẹ ti LCRD bi atagba data. Awọn ifihan agbara opiti lati ọkan ninu awọn ibudo yoo lọ si satẹlaiti ati lẹhinna gbejade si ibudo miiran - ati gbogbo eyi nipasẹ ibaraẹnisọrọ opiti.
Ti ko ba ṣee ṣe lati gbe data lẹsẹkẹsẹ, LCRD yoo tọju rẹ yoo gbe lọ nigbati o ba ṣeeṣe. Ti data ba jẹ iyara, tabi ko si aaye ibi-itọju to lori ọkọ, LCRD yoo firanṣẹ lẹsẹkẹsẹ nipasẹ eriali Ka-band rẹ. Nitorinaa, iṣaju si awọn satẹlaiti atagba iwaju, LCRD yoo jẹ eto opiti redio arabara. Eyi ni deede iru ẹyọ ti NASA nilo lati gbe ni yipo ni ayika Mars lati le ṣeto nẹtiwọọki interplanetary kan ti o ṣe atilẹyin iwadii eniyan ti aaye jinna ni awọn ọdun 2030.
Mu Mars lori ayelujara
Ni ọdun to kọja, ẹgbẹ Abraham ti kọ awọn iwe meji ti n ṣalaye ọjọ iwaju ti awọn ibaraẹnisọrọ aaye jinlẹ, eyiti yoo gbekalẹ ni apejọ SpaceOps ni Ilu Faranse ni Oṣu Karun ọdun 2019. Ọkan ṣe apejuwe awọn ibaraẹnisọrọ aaye jinlẹ ni gbogbogbo, ekeji (““) funni ni apejuwe alaye ti awọn amayederun ti o lagbara lati pese iṣẹ bii Intanẹẹti fun awọn awòràwọ lori Red Planet.
Awọn oṣuwọn data apapọ ti o ga julọ ni ifoju ni 215 Mbps fun igbasilẹ ati 28 Mbps fun ikojọpọ. Intanẹẹti Martian yoo ni awọn nẹtiwọọki mẹta: WiFi ti o bo agbegbe iwadii lori dada, nẹtiwọọki aye ti n gbe data lati dada si Earth, ati nẹtiwọọki ilẹ, nẹtiwọọki awọn ibaraẹnisọrọ aaye ti o jinlẹ pẹlu awọn aaye mẹta ti o ni iduro fun gbigba data yii ati fifiranṣẹ awọn idahun pada si Mars.
“Nigbati o ba n dagbasoke iru amayederun bẹẹ, awọn iṣoro pupọ wa. O gbọdọ jẹ igbẹkẹle ati iduroṣinṣin, paapaa ni ijinna ti o pọju si Mars ti 2,67 AU. lakoko awọn akoko isọpọ oorun ti o ga julọ, nigbati Mars farapamọ lẹhin Oorun,” Abraham sọ. Iru asopọ bẹ waye ni gbogbo ọdun meji ati pe o fọ ibaraẹnisọrọ patapata pẹlu Mars. “Loni a ko le koju rẹ. Gbogbo awọn ibalẹ ati awọn ibudo orbital ti o wa lori Mars nìkan padanu olubasọrọ pẹlu Earth fun bii ọsẹ meji. Pẹlu ibaraẹnisọrọ opitika, pipadanu ibaraẹnisọrọ nitori asopọ oorun yoo pẹ paapaa, ọsẹ 10 si 15. ” Fun awọn roboti, iru awọn ela ko ni ẹru paapaa. Iru ipinya bẹ ko ni fa awọn iṣoro, nitori wọn ko rẹwẹsi, ko ni iriri idawa, wọn ko nilo lati ri awọn ololufẹ wọn. Ṣugbọn fun eniyan, kii ṣe bẹ rara.
“Nitorinaa, a fi imọ-jinlẹ gba fifiṣẹ awọn atagba orbital meji ti a gbe sinu orbit equatorial kan ti o wa ni ayika 17300 km loke oju ilẹ Mars,” Abraham tẹsiwaju. Gẹgẹbi iwadi naa, wọn yẹ ki o ṣe iwọn 1500 kg kọọkan, gbe ṣeto ti awọn ebute ti n ṣiṣẹ ni X-band, Ka-band, ati okun opiti, ati pe o ni agbara nipasẹ awọn paneli oorun pẹlu agbara ti 20-30 kW. Wọn gbọdọ ṣe atilẹyin Ilana Nẹtiwọọki Ọdun Idaduro-ni pataki TCP/IP, ti a ṣe lati mu awọn idaduro giga ti awọn nẹtiwọọki interplanetary yoo ni iriri daju. Awọn ibudo orbital ti o kopa ninu nẹtiwọọki gbọdọ ni anfani lati ṣe ibasọrọ pẹlu awọn astronauts ati awọn ọkọ lori oju aye, pẹlu awọn ibudo ilẹ ati pẹlu ara wọn.
"Ikọja-ọrọ yii ṣe pataki pupọ nitori pe o dinku nọmba awọn eriali ti o nilo lati atagba data ni 250 Mbps," Abraham sọ. Ẹgbẹ rẹ ṣe iṣiro pe ọpọlọpọ awọn eriali 250-mita mẹfa yoo nilo lati gba data 34 Mbps lati ọkan ninu awọn atagba orbiting. Eyi tumọ si pe NASA yoo nilo lati kọ awọn eriali afikun mẹta ni awọn aaye ibaraẹnisọrọ aaye ti o jinlẹ, ṣugbọn iwọnyi gba awọn ọdun lati kọ ati jẹ gbowolori pupọ. “Ṣugbọn a ro pe awọn ibudo orbital meji le pin data laarin ara wọn ati firanṣẹ ni akoko kanna ni iyara 125 Mbps, nibiti atagba kan yoo firanṣẹ idaji kan ti apo data naa ati ekeji yoo fi ekeji ranṣẹ,” Abraham sọ. . Paapaa loni, awọn eriali ibaraẹnisọrọ aaye 34-mita jinlẹ le gba data nigbakanna lati awọn ọkọ oju-ofurufu mẹrin ti o yatọ ni ẹẹkan, ti o yọrisi iwulo fun awọn eriali mẹta lati pari iṣẹ naa. "O gba nọmba kanna ti awọn eriali lati gba awọn gbigbe 125 Mbps meji lati agbegbe kanna ti ọrun bi o ṣe gba lati gba gbigbe kan," Abraham salaye. “Awọn eriali diẹ sii ni a nilo nikan ti o ba nilo lati baraẹnisọrọ ni iyara ti o ga.”
Lati koju iṣoro ti asopọ oorun, ẹgbẹ Abraham dabaa ifilọlẹ satẹlaiti atagba si awọn aaye L4/L5 ti Sun-Mars/Sun-Earth orbit. Lẹhinna, lakoko awọn akoko asopọ, o le ṣee lo lati atagba data ni ayika Sun, dipo fifiranṣẹ awọn ifihan agbara nipasẹ rẹ. Laanu, lakoko yii, iyara yoo lọ silẹ si 100 Kbps. Ni irọrun, yoo ṣiṣẹ, ṣugbọn buruja.
Lakoko, awọn awòràwọ ti yoo jẹ lori Mars yoo ni lati duro diẹ sii ju iṣẹju mẹta lati gba fọto ọmọ ologbo kan, kii ṣe kika awọn idaduro ti o le to iṣẹju 40. O da, ni akoko ti awọn ero inu eniyan le wa paapaa siwaju sii ju Red Planet lọ, intanẹẹti interplanetary yoo ti ṣiṣẹ daradara daradara ni ọpọlọpọ igba.
orisun: www.habr.com