Komunikace v hlubokém vesmíru je druh rádiové komunikace s kosmickou lodí umístěnou ve značné vzdálenosti od Země. Komunikaci v hlubokém vesmíru komplikuje výrazný útlum signálu v důsledku rozptylu v prostoru, Dopplerův frekvenční posun a také výrazné zpoždění způsobené konečnou rychlostí rádiových vln (viz rychlost světla ).
Přenos signálu do kosmické lodi je spojen s menšími obtížemi, protože síla signálu přenášeného ze Země je prakticky neomezená, v hlubokém vesmíru nedochází k žádnému člověku způsobenému elektromagnetickému rušení a přirozené pozadí rádiové emise je velmi slabé, což umožňuje vybavit kosmické lodě ultra vysoce citlivými přijímači.
Velkým problémem je přenos signálů z kosmické lodi na Zemi, protože energetické možnosti palubního zařízení jsou omezeny v lepším případě na stovky wattů a v zóně přijímacích antén na zemi je úroveň člověka- provedené elektromagnetické rušení je vysoké, což neumožňuje zvýšení citlivosti přijímačů. Tento problém je částečně vyřešen použitím úzce směrovaných parabolických antén a korelační analýzou přijímaného signálu na vysokorychlostních počítačích. Pravděpodobnost, že dvě antény s ultrakrátkými vlnami, vzdálené na vzdálenost několika tisíc kilometrů, přijmou stejný signál pozemského původu, je extrémně malá, protože ultrakrátké vlny se šíří pouze v linii zraková zóna. Zároveň bude signál z kosmické lodi působit na obě antény stejně. Výsledkem konvoluce signálů přijímaných dvěma anténami tedy bude přesně signál z kosmické lodi (neboli radiová emise Vesmíru, která je slabší a má nekoherentní charakter).
Pro komunikaci v hlubokém vesmíru je účelné používat přenosové družice. Nacházejí se poměrně daleko od Země a prakticky nepodléhají zásahům člověka. Navíc signál ze vzdálené kosmické lodi není zeslaben zemskou atmosférou.
Přesto i přes přijatá opatření a obrovské náklady na jejich realizaci je rychlost příjmu dat ze vzdálených kosmických lodí velmi nízká – několik až desítky kilobitů za vteřinu. I takto nízká rychlost však umožňuje získat cenné vědecké informace.
Vzhledem k tomu, že pro komunikaci v hlubokém vesmíru se používají úzce nasměrované antény, je nutné striktně dodržovat orientaci kosmické lodi k Zemi. K tomu jsou přístroje vybaveny autonomními orientačními systémy, nezávislými na rádiových signálech. Nejčastěji - orientace optickými senzory s úzkopásmovými filtry, které reagují na záření Slunce a jasných hvězd ( Canopus , Sirius ). Vzhledem k tomu, že šířka paprsku rádiových vln z aparatury i v oblasti Saturnu je již výrazně větší než průměr zemské oběžné dráhy, není potřeba přesné "zaměřování" na Zemi - stačí pouze vyslat signál v směru Slunce.
Americká automatická meziplanetární stanice Voyager 1 , vypuštěná 5. září 1977, je nejvzdálenějším vesmírným objektem, se kterým je udržován radiový kontakt. Vzdálenost, kterou uletěl na konci roku 2010, je více než 17 miliard km [1] [2] . Rádiový signál urazí tuto vzdálenost za více než 16 hodin. Pro příjem rádiových signálů z něj se používá komunikační síť NASA Deep Space Communications Network .
ITU vyčlenila několik frekvenčních pásem pro použití v rádiové komunikaci s kosmickými loděmi v závislosti na vzdálenosti (za komunikaci na dlouhé vzdálenosti se běžně považuje komunikace s vozidly umístěnými ve vzdálenosti větší než 2 miliony kilometrů od Země) [3] .
Frekvenční rozsah v MHzOznačení | Hluboký vesmír (více než 2 miliony km od Země) | Blízký vesmír (méně než 2 miliony km od Země) | ||
---|---|---|---|---|
Ze Země do vesmíru | Od přístroje k zemi | Ze Země do vesmíru | Od přístroje k zemi | |
S-pásmo | 2110-2120 | 2290-2300 | 2025-2110 | 2200-2290 |
X-pásmo | 7145-7190 | 8400-8450 | 7190-7235 | 8450-8500 |
K-band | * | * | * | 25500-27000 |
K a -rozsah | 34200-34700 | 31800-32300 | * | * |
Symbol „*“ označuje kombinace, které NASA Deep Space Network nepodporuje .