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.
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.
Ученые зафиксировали загадочный радиосигнал на частоте 45 мегагерц от системы красного карлика GJ 725A, расположенной на расстоянии около 11,5 светового года. Это самое низкочастотное подтвержденное обнаружение когерентного радиоизлучения от звездной системы, которое когда-либо удавалось надежно зарегистрировать.
Спутниковый анализ позволил составить карту истощения подземных вод по всей планете. Оказалось, в наибольшей степени сокращение запасов происходит не от уменьшения объема осадков, а там, где подземные воды активнее всего используют для орошаемого земледелия, важного для обеспечения продовольствием миллиардов людей.
Ископаемые ресурсы с каждым годом все больше истощаются и дорожают, поэтому во всем мире активно внедряется возобновляемая энергетика. Однако солнечные и ветровые установки не всегда возможно использовать, их эффективность зависит от погоды, времени суток и климата. Есть еще один распространенный источник энергии — механические колебания: волны океана, вибрации мостов и трубопроводов. Чтобы преобразовывать их в электричество, нужны специальные линейные генераторы. Проблема в том, что сегодня не существует конструкций, которые позволяли бы эффективно заряжать отдельные автономные устройства. В итоге датчики, метеостанции и другие приборы вдали от инфраструктуры остаются без надежного питания. Ученые ПНИПУ создали уникальную методику, которая позволит проектировать маломощные линейные генераторы для преобразования колебаний волн. С ее помощью можно будет получить в среднем около 33 ватт мощности, что достаточно для питания инфраструктуры там, где невозможно использовать солнечные и ветровые установки.
Спутниковый анализ позволил составить карту истощения подземных вод по всей планете. Оказалось, в наибольшей степени сокращение запасов происходит не от уменьшения объема осадков, а там, где подземные воды активнее всего используют для орошаемого земледелия, важного для обеспечения продовольствием миллиардов людей.
Ученый из Японии попытался рассчитать теоретическую возможность для человечества поддерживать контакт с другими разумными сообществами. Он пришел к выводу, что даже при наличии внеземных цивилизаций в Галактике шансы наладить с ними связь почти равны нулю. Это означает, что наше одиночество нельзя считать основанием однозначно утверждать о безжизненности Млечного Пути за пределами Солнечной системы.
Расшифровка иероглифов на сохранившихся каменных монументах помогла ученым установить, как называлось заброшенное доиспанское поселение майя. Его обнаружили всего несколько месяцев назад в глубине тропических лесов на юго-востоке Мексики. Исследователи также смогли прочитать имя правителя и найти свидетельства конфликта города с соседним поселением.
Физики изучили уравнения Эйнштейна в форме, похожей на уравнения плазмы, и построили математическую теорию «гравитационного пересоединения». В рамках нее по аналогии с разрывом и слипанием магнитных силовых линий в плазме гравитационные «листы» пространства-времени тоже могли бы разрываться и слипаться, передавая энергию из поля в вещество.
Спутниковый анализ позволил составить карту истощения подземных вод по всей планете. Оказалось, в наибольшей степени сокращение запасов происходит не от уменьшения объема осадков, а там, где подземные воды активнее всего используют для орошаемого земледелия, важного для обеспечения продовольствием миллиардов людей.
Луна и Солнце вызывают не только океанские приливы, но и микроскопические колебания гравитационного потенциала на Земле, из-за чего время в разных точках планеты течет с немного разной скоростью. Физики впервые зафиксировали эти периодические изменения с помощью сети оптических часов, объединенных оптоволоконными линиями.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно