• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку

Этот пост добавлен читателем Naked Science в раздел «Сообщество». Узнайте как это сделать по ссылке.

Есть ли лучшие способы связаться с Марсом?

Марс находится далеко от Земли, что затрудняет общение с ним. Эта сложная коммуникация становится все более важной по мере того, как мы запускаем все больше и больше космических аппаратов на Красную планету. Это станет абсолютно критичным, когда мы отправим туда людей. Итак, что же можно сделать, чтобы увеличить скорость связи между голубой и красной планетами нашей Солнечной системы? В статье исследователей рассматриваются различные сетевые топологии, которые могли бы помочь решить некоторые проблемы связи.

Оценка битовой скорости связи MRO с земной 34-метровой антенной DNS DSS-45 с технологическими усиливающими реле, расположенными в точках Лагранжа Земля-Солнце.

Как правило, связь с Марсом осуществляется через систему, известную как Deep Space Network (DSN). По сути, это набор гигантских наземных спутников связи, разбросанных по всему миру. Их основная цель – поддерживать прямую связь с каждым зондом, запущенным за пределы земной орбиты, включая те, что окружают Марс. Некоторые наземные системы на Марсе также используют спутники на орбите вокруг планеты, такие как Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), который затем передает эти сигналы в DSN.

С этой конфигурацией связано несколько проблем, включая единственную точку отказа и размер оборудования, необходимого для обратной отправки сигналов, а также тот факт, что Sun прерывает связь на значительную часть времени. Если один из спутников DSN выйдет из строя или, что еще хуже, MRO перестанет работать, связь с большинством научного оборудования на Красной планете может значительно ухудшиться. Сетевые инженеры на Земле специально создают пути резервирования, чтобы избежать этой проблемы с единственной точкой отказа.

Некоторые сигналы теряют свою силу даже без наличия атмосферы в космосе, поэтому для эффективной передачи высокоскоростной информации на большие расстояния антенны на этих аппаратах должны быть массивными. Иногда они превышают размеры обтекателя, в котором их запускают, хотя существуют методы распаковки антенны в самом космосе. Но еще более серьезной проблемой для связи является Солнце.

Может показаться, что это не так, но около 30% времени Земля не может напрямую связаться с Марсом. Это происходит в основном потому, что они находятся на противоположных сторонах Солнца – или почти на противоположных. Радиационные взрывы от нашей местной звезды искажают большинство, если не все, средства связи, что делает практически невозможным общение с такими миссиями, как Spirit и Perseverance, когда планеты находятся в таком положении.

Чтобы обойти эти проблемы, Паула Бетриу и ее коллеги из JPL и Политехнического университета Каталонии разработали программное обеспечение под названием SolarCom для анализа доступности, времени работы и скорости различных типов сетевых топологий. Две из них выделялись значительным увеличением скорости и надежности – конфигурация с точкой Лагранжа и то, что они называют «жемчужным созвездием».

Размещение спутников-ретрансляторов в различных точках Лагранжа, в первую очередь между Солнцем и Землей, представляется вполне очевидным решением. Это значительно уменьшит помехи, когда планеты находятся друг напротив друга в Солнечной системе. Потенциально это может увеличить доступность до более чем 90% – большой прирост возможностей для исследования Марса, но все же не такой хороший, как «жемчужное созвездие».

Эта конфигурация, имитирующая большое сферическое облако спутников на разных, но взаимодополняющих орбитах, может достичь скорости подключения к сети до 100%. Однако она может быть значительно дороже, поскольку в целом потребуется больше спутников. Со снижением стоимости запуска спутников это может стать не такой уж большой проблемой в ближайшем будущем.

Однако все еще существуют проблемы, связанные с увеличением пропускной способности канала связи с Марсом, включая сетевое оборудование, которое в настоящее время установлено на большинстве ретрансляционных спутников. Спутник слежения и передачи данных (TDRS), который является одним из основных средств НАСА для передачи информации на большие расстояния вокруг Земли, был первоначально запущен в 1990-х годах, и даже последнему спутнику третьего поколения уже пять лет, что по стандартам сетевого оборудования является почти сроком службы.

Все это означает, что предстоит еще много работы, прежде чем человечество сможет загружать четкое видео с Марса в режиме реального времени. Но по мере приближения потенциальной миссии с экипажем, она, несомненно, привлечет больше внимания к нашей способности общаться, и такие программные пакеты, как SolarCom, помогут определить наилучший способ сделать это.  

Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK

Комментарии

Написать комментарий
Вчера, 14:10
Редакция Naked Science

Мохаммад Х. Аттаран (Mohammad H. Attaran) — концепт-дизайнер и цифровой художник, работающий в Великобритании. В своих проектах он сочетает эстетику научной фантастики с элементами, вдохновлёнными природой, особенно анатомией насекомых. Его машины, мехи и транспортные средства выглядят одновременно инопланетно и инженерно достоверно. Ну или почти.

9 мая
Татьяна

Исследуя генетическое происхождение мужского населения Нидерландов, ученые заметили географические особенности распределения гаплогрупп. Теперь, чтобы их объяснить, проанализировали Y-хромосомы сотен человек, начиная с раннего Средневековья, в сравнении с геномами современного населения страны. Авторы рассчитывали обнаружить непрерывность популяций, однако столкнулись с неожиданными сложностями.

9 мая
Березин Александр

Ответ на этот важнейший вопрос десятки лет давали, исходя из политических соображений. Сначала это были «преимущества социалистического строя». Потом, когда он развалился, причиной назвали «героизм и патриотизм народа» — который, несомненно, был, как и у множества народов от начала веков, но сам по себе еще ни разу не выигрывал войны. Реальные причины советской победы все это время оставались в стороне. А прояснить их очень даже стоит: сделай мы это раньше — и многие войны после Второй мировой прошли бы куда быстрее и легче.

9 мая
Татьяна

Исследуя генетическое происхождение мужского населения Нидерландов, ученые заметили географические особенности распределения гаплогрупп. Теперь, чтобы их объяснить, проанализировали Y-хромосомы сотен человек, начиная с раннего Средневековья, в сравнении с геномами современного населения страны. Авторы рассчитывали обнаружить непрерывность популяций, однако столкнулись с неожиданными сложностями.

Вчера, 14:10
Редакция Naked Science

Мохаммад Х. Аттаран (Mohammad H. Attaran) — концепт-дизайнер и цифровой художник, работающий в Великобритании. В своих проектах он сочетает эстетику научной фантастики с элементами, вдохновлёнными природой, особенно анатомией насекомых. Его машины, мехи и транспортные средства выглядят одновременно инопланетно и инженерно достоверно. Ну или почти.

5 мая
Елизавета Александрова

Аномальное поведение звезд у самого центра некоторых галактик позволило заподозрить, что в них скрывается не одна, а сразу две сверхмассивные черные дыры. Интересно, что в этом списке кандидатов оказалась галактика М87 — обладательница той черной дыры, которая прославилась как «впервые сфотографированная».

6 мая
Редакция Naked Science

Да, с волосами и люком все так. У космонавта Суниты Уильямс волосы на МКС плавали свободно, а у Кэти Пэрри и прочих в полете 14 апреля 2025 года — нет. Но это не значит, что суборбитального космического полета первого чисто женского экипажа не было или что он был инсценировкой. Причем, в общем-то, чтобы понять это, даже не нужно обладать специальными знаниями.

16 апреля
Андрей

Многие знают, как популярны сувениры из окаменелостей — зубы древних акул или полированные панцири аммонитов. Но чем реже встречаются такие артефакты, тем они ценнее, то есть на них можно много заработать. И это проблема для палеонтологов. Американский специалист по тираннозаврам оценил ущерб, который нанесла коммерческая добыча костей T. rex и подсчитал среднюю цену таких образцов. Оказалось, больше половины найденных тирексов находится в частных руках, а значит, для науки они недоступны или ненадежны.

6 мая
Березин Александр

Мощнейшее отключение электроэнергии за последние 20 лет истории Европы случилось уже неделю назад, а испанские власти пока так и не объявили о его причинах. Это логично: как мы покажем ниже, ответ на вопрос, кто виноват, получится очень неполиткорректным. И, более того, противоречащим линии правящей в Испании партии. Но мы живем за тысячи километров от нее, поэтому можем себе позволить аполитичный анализ случившегося. Так что же произошло на самом деле и каковы наши шансы увидеть подобное у себя дома?

[miniorange_social_login]
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно