Komunikace v hlubokém vesmíru

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 23. června 2022; kontroly vyžadují 4 úpravy .

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 ).

Funkce

Přenos signálů ze Země do kosmické lodi

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.

Příjem signálů z kosmické lodi na Zemi

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.

Historická data

Voyager 1

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 .

Systémy a centra komunikace hlubokého vesmíru

Rádiová pásma pro komunikaci v hlubokém vesmíru

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 MHz
Označení 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 .

Poznámky

  1. Meziplanetární sonda NASA vypuštěná před 33 lety dosáhla hranic sluneční soustavy . newsru.com (14. prosince 2010). Získáno 12. června 2011. Archivováno z originálu 7. srpna 2011.
  2. Voyager 1 dosáhne okraje sluneční soustavy . Lenta.Ru (14. prosince 2010). Získáno 12. června 2011. Archivováno z originálu 12. června 2011.
  3. 201, Rev. B Přiřazení frekvence a kanálu (nedostupný odkaz) . JPL (2009). Archivováno z originálu 11. června 2014. 

Viz také

Kosmická radiová komunikace

Odkazy