..у нас заканчиваются низко висящие плоды
26 ноября 2018 года в 2:52:59 по восточному времени НАСА снова сделали это — зонд InSight успешно приземлился на Марсе после маневра входа, спуска и посадки, получившего название «шесть с половиной минут террора». Это прозвище подходит потому что инженеры НАСА не могли сразу узнать, удалось ли космическому кораблю благополучно примарситься на поверхность из–за текущей временной задержки (примерно 8,1 минуты) для связи между Землей и Марсом. В течение этого времени InSight не мог полагаться на его более современные, мощные антенны — вместо этого все зависело от старомодной связи УВЧ (тот же метод, который долго использовался во всем — от телевизионных антенн и раций до устройств Bluetooth).
В конце концов, критические данные, касающиеся состояния InSight, были переданы в радиоволнах 401,586 МГц двум CubeSats под названием WALL–E и EVE, которые, в свою очередь, ретранслировали данные на скорости 8 Кбит / с обратно на огромные 70–метровые антенны на Земле. CubeSats были запущены на той же ракете, что и InSight, и они следовали в полете на Марс, чтобы наблюдать за посадкой и немедленно отправлять данные. Другие орбитальные аппараты на Марсе, такие как Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), находились вне позиции и изначально не могли обеспечить связь с посадочным аппаратом в реальном времени. Нельзя сказать, что весь охват посадки зависел от двух экспериментальных CubeSats (каждый размером с портфель), но MRO передавало бы данные посадки InSight только после дополнительной задержки.
Вся посадка InSight действительно опередила всю коммуникационную архитектуру НАСА, называемую Mars Network. Сигнал, который InSight посылал обратно на ретрансляторы, наверняка достигнет Земли, даже если один или несколько из них потерпели бы неудачу. WALL–E и EVE были там, чтобы немедленно передать информацию, и они сделали это. Если эти CubeSats по какой–то причине не сработали, MRO был готов вмешаться. Каждая часть работала как узел в интернет–подобной сети, позволяя маршрутизировать пакеты данных через несколько терминалов, сделанных с использованием различного оборудования. В настоящее время наиболее эффективным инструментом является космический корабль MRO, который может передавать данные с максимальной скоростью 6 Мбит / с (текущий рекорд для планетных миссий). Но НАСА, в прошлом, работала с гораздо меньшими коммуникационными мощностями — ему потребуется гораздо больше их в будущем.
Т.к. НАСА расширило свое присутствие в космосе, неуклонно появляются улучшающиеся системы космической связи для расширения зоны охвата: сначала целью была низкая околоземная орбита, затем геосинхронная орбита и вторая Луна, а вскоре и дальше в дальний космос. Все началось с того, что портативные радиоконтрольные станции были развернуты армией США в Нигерии, Сингапуре и Калифорнии для получения телеметрических данных от Explorer 1, первого искусственного спутника, который США успешно вывели на орбиту в 1958 году. И медленно, но верно эта база развивалась в современные системы связи сегодня.
Дуглас Абрахам, ведущий специалист по стратегическому и системному прогнозированию в Управлении межпланетных сетей НАСА, рассказывает о трех независимо развитых космических сетях связи. Сеть Near Earth поддерживает космические аппараты на околоземной орбите. «Это набор антенн, в основном диаметром от 9 до 12 метров. Есть несколько больших антенн, диаметр которых составляет 15–18 метров», — говорит Абрахам. Затем, чуть выше геосинхронной орбиты Земли, есть несколько телекоммуникационных спутников слежения и ретрансляции данных (TDRS). «Они могут смотреть на низкоорбитальные орбиты и общаться с ними, и эта информация затем передается со спутников TDRS на землю», — объясняет Абрахам. «Это спутниковая система ретрансляции и передачи данных, обычно известная как космическая сеть НАСА».
Но даже TDRS было недостаточно для связи с космическими кораблями, летящими далеко за пределами Луны, на другие планеты. «Поэтому нам пришлось построить сеть, охватывающую всю Солнечную систему. Это сеть глубокого космоса», — говорит Авраам. Сеть Mars является расширением DSN.
Учитывая охват и амбиции, DSN является наиболее сложной из этих систем. По своей сути DSN представляет собой набор очень больших антенн диаметром от 34 до 70 метров. В каждом из трех пунктов DSN работают несколько 34–метровых антенн и одна 70–метровая антенна. Один сайт находится в Голдстоуне, штат Калифорния, другой — за пределами Мадрида, Испания, а третий — за пределами Канберры, Австралия. Эти объекты расположены на расстоянии примерно 120 градусов по всему земному шару, чтобы обеспечить круглосуточное покрытие всех космических аппаратов за пределами геосинхронной орбиты.
34–метровые антенны являются ежедневными драйверами DSN и представлены в двух вариантах: более старые высокоэффективные антенны и относительно современные лучевые антенны. Разница заключается в том, что версия волноводного луча имеет пять прецизионных радиочастотных зеркал, которые отражают сигналы вдоль трубки до контрольной комнаты под землей, где электроника, анализирующая эти сигналы, лучше защищена от всех источников помех. 34–метровые антенны, работающие отдельно или в двух–трех рядах, могут соединять большинство звеньев, которые должны быть соединены с НАСА. Но в особых случаях, когда расстояние слишком велико даже для нескольких 34–метровых антенн, работающих вместе, люди, работающие с DSN, используют своих 70–метровых бегемотов.
«Они важны в нескольких ситуациях», — говорит Авраам о больших антеннах. Первый — когда космический корабль находится так далеко от Земли, что невозможно было бы обеспечить связь с меньшей тарелкой ». Миссия« Новые горизонты », которая в настоящее время миновало Плутон или космического корабля Вояджер, который находится за пределами Солнечной системы, являются хорошими примерами. Только 70–метровые антенны могут связаться с ними и вернуть свои данные на Землю », — объясняет Авраам.
70–метровые антенны также используются, когда космический корабль не может связаться со своей антенной с высоким коэффициентом усиления, либо из–за запланированного критического события, такого как вывод на орбиту, либо из–за того, что что–то пошло не так. Например, для безопасного возвращения Аполлона–13 на Землю использовалась 70–метровая антенна. Она также получила известное послание Нила Армстронга «Это один маленький шаг для человека. Один гигантский скачок для человечества». Даже сегодня DSN является самой передовой и чувствительной телекоммуникационной системой в мире. «Но по ряду причин он близок к своим пределам, — предупреждает Авраам, — не так уж много возможностей для улучшения радиочастотной технологии, на которую опирается DSN. У нас заканчиваются низко висящие плоды».
...В общем, ничего не понял, и да, что у нас там со связью?
Написал mku на cosmos.d3.ru / комментировать