Та бүхний олонхи нь саяхан болсон тухай сонссон эсвэл уншсан гэдэгт итгэлтэй байна Ангараг гариг дээр тууштай газардах, удалгүй Улаан гариг аль хэдийн Арабын найдвар, Хятадын Тянвэнь-1-ийг хүлээж байна. Эдгээр бүх зондууд судалгааныхаа өгөгдлийг дэлхий рүү хэрхэн дамжуулдаг вэ? Сансрын холбооны асуудлыг өнөөдөр хэлэлцэнэ.
Бусад гараг руу нисэх нь хүн төрөлхтний үргэлж мөрөөдөл байсаар ирсэн. Энэ сэдвээр маш олон уран сайхны болон баримтат кинонууд хийгдсэн бөгөөд нислэгийн үйл явц өөрөө хэрхэн өрнөдөг, багийн гишүүд ямар мэдрэмж, мэдрэмж төрүүлэх, ийм орчинд юу хийх ёстойг бараг дэлгэрэнгүй өгүүлдэг.
Саяхан "Perseverance" хөлөг Улаан гаригийн гадаргуу дээр бууж, газардсаны дараа анхны зургуудаа авахыг дэлхий нийт баяртайгаар харж байлаа. Бидэнд 18 оны 2021-р сарын -нд Ангараг гаригт газардсан роверын анхны гэрэл зургууд, мөн төхөөрөмжийн анхны гэрэл зураг аль хэдийн бэлэн болсон байна.
Эдгээр нь газардсаны дараа шууд авсан техникийн гэрэл зургууд, дугуйны гэрэл зургууд, түүнчлэн пуужингийн модуль дээр суурилуулсан камеруудаар буух үед авсан роверын зураг юм.
Гэхдээ тэд яаж дэлхийтэй ийм хурдан холбогдож, бичлэгээ дамжуулж чадаж байна вэ гэж би үргэлж боддог байсан. Энэ үнэн үү, эсвэл шинжлэх ухааны уран зөгнөл үү гэж бодсон. Өнөөдөр би энэ сэдвээр өөрийн бодлоо хуваалцахыг хичээх болно.
Мөн уншина уу: Тэвчээр ба овсгоо ухаан Ангараг гариг дээр юу хийх вэ?
Ангараг гараг хэр хол байдаг, энэ нь юу гэсэн үг вэ?
Ангараг гараг улирлаас хамааран дэлхийгээс ойролцоогоор 55-401 сая километрийн зайд оршдог гэдгийг сануулъя. Энд бүх зүйл эргэлтийн тойрог зам, тэр дундаа Нарыг тойрон давхцахаас хамаарна. Мөн хамгийн хурдан харилцаа холбооны хэлбэр нь цахилгаан соронзон долгион байдаг тул Улаан гариг руу мэдээлэл илгээх хугацаа нь гэрлийн хурдаар тодорхойлогдоно. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв бид ийм ровер эсвэл датчик руу тушаал илгээх эсвэл өгөгдөл хүлээн авахыг хүсвэл бага зэрэг хүлээх хэрэгтэй болно.
Машинууд дохионы сааталд хүмүүстэй адил нөлөөлж чадахгүй тул саатал 60 мс хүртэл байж болно. Мөн энэ хугацаанд радио дохио 18 орчим километр замыг туулах болно. Сансрын тээврийн хэрэгслийн хувьд энэ үзэгдлийн сөрөг тал нь тэдгээрийг бодит цаг хугацаанд удирдах боломжгүй юм. Үлдсэн цорын ганц зүйл бол бие даасан үйл ажиллагаанд шилжих бөгөөд энэ нь "Тэвчээр"-д өөрт нь хамаатай бөгөөд магадгүй ойрын хэдэн арван хоногт 000 хоногийн нислэгээ эхлүүлэх "Ingenuity" нисдэг тэрэгт хамаарна. Өөрөөр хэлбэл, Ангараг гарагийн гадаргуугаас бид мэдэгдэхүйц сааталтай дохио хүлээн авдаг боловч орчин үеийн төхөөрөмжүүд үүнийг бараг багасгасан. Тийм ээ, энэ нь биднийг Дэлхийгээс төхөөрөмжүүдийг хянах боломжийг хассан боловч ийм төхөөрөмжүүдийн илүү их автоматжуулалтыг хөгжүүлэхэд түлхэц өгсөн юм.
Мөн уншина уу: 10 онд илрүүлсэн асар том хар нүхнүүдийн талаарх шилдэг 2020 баримт
Дэлхий болон Ангараг гариг дээр ажиллаж буй төлөөлөгчдийн хоорондын шууд холбоо хэр байна
Энэ асуулт ижил төстэй номлолыг дагадаг бараг бүх хүмүүсийн сонирхлыг татдаг гэдэгт би итгэлтэй байна. Тиймээс үүний тулд SCaN (Space Communication and Navigation) хэмээх илүү том бүтцийн нэг хэсэг болох Гүн Сансрын Сүлжээ (DSN) хэмээх радио телескопын сүлжээг бий болгосон.
Энэ төв нь сансарт байгаа сансрын хөлөг, сансрын нисэгчидтэй харилцахад ашигладаг дэлхий дээрх бүх дамжуулагч, хүлээн авагчийг холбодог. DSN-ийг НАСА-гийн тийрэлтэт хөдөлгүүрийн лаборатори удирддаг.
Хамгийн том нь 70 метрийн диаметртэй радио дурангууд нь Испанийн Мадрид, Австралийн Канберра, АНУ-ын Мохаве цөл дэх Голдстоун хотын ойролцоо байрладаг. Дэлхийн гадаргын янз бүрийн цэгүүдэд ийм зохицуулалт хийснээр харилцаа холбоо тасрах эрсдэлийг багасгаж, дохио хүлээн авах, дамжуулах хурдыг нэмэгдүүлэх боломжтой болгодог.
Хятад улс бусад сүлжээнээс хараат бус байхын тулд Тянвэнь-70-тэй харилцдаг 1 орчим метр хэмжээтэй радио телескопыг бүтээсэн нь сонирхолтой юм. Бусад хүмүүсийн дунд гаригийн анхны зургуудыг энэ тойрог замаас авсан.
Мөн уншина уу: Ангараг гаригийг колоничлоход юу саад болж чадах вэ?
Гаралтын болон хүлээн авсан дохионы хүчний хооронд асар их ялгаа бий
Одоо эдгээр дамжуулагчийн техникийн боломжууд руу шилжье. Энд бас олон сонирхолтой зүйл бий. Тиймээс эдгээр антенн дээр суурилуулсан, сансрын объектуудад чиглэсэн дамжуулагч нь X зурвасын 20 кВт-аас (8-аас 12 ГГц-ийн давтамж) 400 кВт хүртэл чадалтай гэдгийг бид мэднэ (гэхдээ 100-аас дээш хүчийг ашиглах нь гэдгийг санах нь зүйтэй. кВт нь агаарын бүтэц, замын хөдөлгөөний зохицуулалтаас хамааран тохируулга хийх шаардлагатай S-band (2-оос 4 ГГц орчим давтамж, өөрөөр хэлбэл гэрийн Wi-Fi эсвэл зарим гар утасны сүлжээтэй төстэй). Харьцуулбал, хамгийн хүчирхэг 5G суурь станцын дамжуулагчийн хүч нь 120 ватт боловч ихэвчлэн хамаагүй бага бөгөөд цацраг нь сансрын хөлөг рүү дамжуулахаас өөрөөр үүсдэг.
Дохио хүлээн авахдаа DSN сүлжээний хамгийн том антеннууд нь 10-18 Вт-ын чадалтай цацрагийг барьж чаддаг. Жишээлбэл, ийм хүч нь Вояжер 2-ын дохиог агуулдаг. Ангараг гарагаас ирж буй дохионууд нь датчикуудын зай, хязгаарлагдмал эрчим хүчний нөөцийг харгалзан ойролцоогоор ийм дарааллаар ирдэг.
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) нь X зурвас тус бүрт 100 ваттын хоёр дохио өсгөгчтэй бөгөөд голуудын аль нэг нь амжилтгүй болсон тохиолдолд нэг нөөцтэй. Энэ нь мөн 26 ваттаар дамжуулдаг Ka зурваст (40-35 ГГц-ийн давтамж) туршилтын дамжуулагчтай, гэхдээ зөвхөн туршилтын зорилгоор.
DSN хуудас Одоогоор хэн, хэнээс мэдээлэл илгээж, хүлээн авч байгааг тодорхой харуулдаг. Бусад зүйлсийн дотор номлолыг харуулсан товчлол дээр дарсны дараа бид нэмэлт өгөгдлийг харах боломжтой. Perseverance роверыг товчоор M20 гэж нэрлэдэг бөгөөд өгөгдөл нь ихэвчлэн MRO-ээс ирдэг.
Мөн уншина уу: Таны компьютер дээрх зай: Одон орон судлалын шилдэг 5 програм
Сансарт холдох тусам дохио нь удааширна
DSN нь бусад датчикуудтай мөн харилцдаг боловч тэд дэлхийгээс хэдий чинээ хол байх тусам өгөгдлийн хурд удаашрахыг та мэднэ. Өгөгдсөн сансрын хөлөг дээрх дамжуулагчийн хүчнээс их зүйл шалтгаална. Дэлхийгээс хамгийн алслагдсан Voyager 1 нь 160-иад оны анхны модемуудаас арай л хурдан, 1950 бит/сек хурдтай өгөгдөл дамжуулдаг. Вэбсайт нээхийн тулд root-nation.com энэ бичвэрийг ийм холоос харахад та нэг хоногоос илүү хүлээх хэрэгтэй болно.
Хариуд нь дэлхийгээс датчик руу хүрч буй дохио нь илүү хүчтэй боловч Вояжер 1-ийн антен нь ердөө 3,7 метрийн диаметртэй бөгөөд энэ нь мэдээж 70 метрийн антентай харьцуулахад дохио хүлээн авах чадварыг хамаагүй сул болгодог.
Мөн уншина уу: Parker Solar Probe нь Сугар гаригийн шөнийн талыг харуулсан
Ангараг гаригийн датчик эсвэл ровер даалгаврынхаа үеэр хэр их мэдээлэл дамжуулдаг вэ?
Ангараг гаригийн даалгаврууд нь үндсэн хоёр жил дээр нэмээд уртасгасан даалгаврын үргэлжлэх хугацаа шаардагдах бөгөөд арав гаруй жил үргэлжлэх боломжтой. Гэрэл зураг нь дор хаяж мегабайт өгөгдөлтэй тул харааны ажиглалт хийдэг датчик, багаж хэрэгсэл нь хамгийн их зурвасын өргөнийг шаарддаг. Дохио нь бусад хэмжилт, агаар мандлын параметр, соронзон орон, температур гэх мэт илүү олон тооны өгөгдлийг агуулж болно. Тиймээс цаг хугацаа нь сансрын датчикуудын талд байна. Тэд хэт хурдан цацдаггүй ч олон жилийн турш тууштай хийдэг.
2005 оноос хойш Ангараг гарагийн гэрэл зургийг авч байгаа Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) нь аль хэдийн гарагийг тойрон 50 гаруй тойрог замд орж, гарагийн гадаргуугийн 000%-ийг (90 оны байдлаар) бүрхсэн 000 гаруй гэрэл зургийг авчээ. Нэмж дурдахад, Ангараг гарагийн нисэгчдээс нэвтрүүлэг, зураг дамжуулдаг. Жишээлбэл, Curiosity аль хэдийн бараг сая түүхий зураг авчээ (бүгд нь бидний биширдэг зураг болж хувираагүй). MRO-аас дэлхий дээр цуглуулсан мэдээллийн хэмжээ 99 петабайт (2017 оны эхэн үеийн тооцоолсон мэдээлэл) дөхөж байна.
Гэсэн хэдий ч MRO бол гэрэл зураг, өгөгдөлд чиглэсэн эрхэм зорилго юм. Харьцуулбал, Санчир гариг болон түүний дагуулуудыг хэдэн жилийн турш судалж байгаа Кассини аппарат 635 мянган гэрэл зургийг багтаасан ердөө 453 ГБ өгөгдлийг эх дэлхий рүү буцааж илгээсэн юм. Хариуд нь ровер OppoАнгараг гарагийг 15 жилийн турш тойрон аялсан rtunity 2018 он гэхэд (бид түүнтэй холбоо тасарсны дараахан) 225 гаруй гэрэл зургийг дэлхий рүү илгээжээ.
Ангараг руу илгээсэн мэдээллийн хэмжээ хамаагүй бага. Эдгээр нь голчлон тушаалууд, тэдгээрийн гүйцэтгэлийн баталгаажуулалт, эсвэл програм хангамжийн засварууд (хамгийн чухал нь) учраас тэдгээрийг дамжуулахад маш хүчирхэг дамжуулагч ч шаардлагагүй.
Мөн уншина уу: Дэлхийн агаар мандлын хүчилтөрөгч хэзээ дуусах нь тодорхой болсон
Зонд эсвэл ровер дэлхийтэй хэрхэн "яридаг" вэ?
Ангараг гарагаас мэдээлэл дэлхий дээр хэрхэн хүлээн авдгийг бид аль хэдийн мэддэг байсан ч Улаан гариг дээрх төхөөрөмжүүдээс харилцаа холбоо хэрхэн эхэлдэг вэ? Орбитод байгаа зондууд нь дэлхийтэй харилцах, их хэмжээний мэдээлэл дамжуулахад илүү таатай нөхцөлтэй байдаг. Ийм харилцаа холбооны хувьд хамгийн их дурдагдсан X-band ашигладаг. Perseverance rover нь Curiosity-тэй адил энэ зурваст ажилладаг хоёр дамжуулагчийг (бага ба өндөр хүчин чадалтай) харилцаа холбооны хувьд ашигладаг.
Тэдгээрийн тусламжтайгаар ровер нь гэр рүүгээ бие даан "дуудах" боломжтой боловч хүчирхэг дамжуулагчаас өгөгдөл дамжуулах хурд нь 800 метрийн антенаар дохио хүлээн авах үед дээд тал нь 70 бит / сек, 160 метрийн зайд 34 бит байна. антен. Бага чадалтай дамжуулагч нь зөвхөн дамжуулах 10 битийн суваг, өгөгдөл хүлээн авах 30 битийн сувагтай тул хамгийн сүүлчийн арга юм.
Тиймээс өнөөдөр Curiosity болон Perserance роверууд нь ихэвчлэн UHF мужид Ангараг гаригийн тойрог зам дахь өөрсдийн "суурь станц" буюу илүү том дамжуулагч антентай датчикуудтай холбогддог. Үүнд MRO, MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile EvolutioN), Mars Odyssey болон European Mars Express болон TGO (Trace Gas Orbiter) зэргийг ашигладаг. Тэд MRN (Mars Relay Network) хэмээх сүлжээг бүрдүүлдэг.
Ийм релений сүлжээг байгуулахаас өмнө Викинг 1, 2 зэрэг сансрын хөлөгүүд хамтрагчийн тойрог замд найдах ёстой байв. Дэлхийтэй шууд харилцахын тулд 20 Вт дамжуулагч ба S-band ашигласан бөгөөд харилцаа холбоо нь өнөөгийн роверуудтай адил 381 МГц (UHF зурвас) давтамжтайгаар хийгдсэн.
Мөн уншина уу: Crew Dragon цорын ганц биш: ойрын жилүүдэд ямар хөлөг онгоцууд сансарт гарах вэ
Ангараг-Дэлхий хоорондын харилцааны дээд хурд хэд вэ?
Энд олон нюансууд бий. Тиймээс Персеранс эхлээд роверын арын хэсэгт, радиоизотопын термоэлектрик генераторын дэлгэцийн хажууд байрлах антеныг ашиглан тойрог замын датчик руу 400 МГц давтамжтайгаар зураг болон бусад өгөгдлийг илгээдэг. Улаан гаригийн гадаргуугаас тойрог зам хүртэлх холбооны шугамын зурвасын өргөн нь 2 Мбит/с хүртэл байна. Ангараг гаригийн тойрог замтай холбогдох үр ашиг нь түүний дэлхийгээс хол зайд хамаардаг бөгөөд энэ нь маш олон янз байдаг.
Холболтын хамгийн дээд хурд нь Ангараг гараг дэлхийгээс хамгийн хол байх үед 500 кбит/с, Ангараг гараг манай гаригт хамгийн ойр байх үед 3 Mbps-ээс дээш хурдтай байдаг. Ихэвчлэн 34м DSN антеныг өдөрт 8 цаг орчим ашигладаг. Гэхдээ энэ нь дамжуулалт нь DSN антенны өгөгдлөөс харж болох хамгийн дээд хурдтай байна гэсэн үг биш юм.
Мөн гаригийн тойрог замд байгаа датчикуудыг тойрч, дэлхий болон Ангараг гаригийн гадаргуу дээрх төхөөрөмжүүдийн хооронд шууд холболт тогтоох боломж бий. Гэхдээ ийм холболтыг зөвхөн онцгой байдлын үед эсвэл зөвхөн энгийн удирдлагын командуудыг илгээж болно. Ийм хязгаарлалт нь гаригийн тойрог замаас Ангараг руу илгээх дохионы зурвасын өргөн нь дэлхийгээс Ангарагийн гадаргуу руу шууд дамжуулахаас 3-4 дахин их байдагтай холбоотой юм. X зурваст ажилладаг антенуудыг дэлхий дээр болон ровер дээр ийм харилцаа холбоонд ашигладаг.
Гэхдээ харилцаа холбоо тасардаг бөгөөд бид өнөөдөр үүнд нөлөөлж чадахгүй. Тэдний шалтгаан нь нар юм. Улаан гариг биднээс үе үе нуугдаж байдаг тул нар өөрөө түүний ойролцоо өнгөрч буй зондуудаас мэдээлэл дамжуулахад саад учруулж болзошгүй юм. Нарны аймгийн хэмжээнд хараахан хөгжөөгүй харилцаа холбооны сүлжээ байхгүй байгаа тул Ангараг хоёр жил тутамд нарны дискний хажуугаар 10 орчим хоног өнгөрдөг. Энэ хугацаанд ровер болон датчиктай холбоо тасрахгүй байна.
Заримдаа өөр гарц байхгүй, шаргуу хөдөлмөрлөж, хэдэн өдөр, бүр хэдэн сар тоо баримтаа хүлээх хэрэгтэй болдог
Аз болоход, Ангараг гарагийн нислэгийн тухайд эрдэмтэд одоогоор ийм асуудал гараагүй байна. Гэхдээ та нарын хэн нэгэн нь 1990-ээд оны Галилео датчикийг санаж байгаа бол тэр үед газрын удирдлагатай холбоотой томоохон асуудал байсныг та мэднэ. Зондооны дамжуулагч антенныг зөвхөн хэсэгчлэн байрлуулсан байсан тул 134 kbps-ийн зорьсон зурвасын өргөнд хүрч чадаагүй юм. Эрдэмтэд датчиктай холбоо тасрахгүйн тулд өгөгдөл шахах шинэ аргыг боловсруулах шаардлагатай болсон. Тэд хоёр дахь бага ашиг тустай антенны гүйцэтгэлийг 8-16 бит / секундээс (тиймээ, секундэд бит) 160 bps хүртэл, дараа нь ойролцоогоор 1 кбит / с хүртэл өсгөж чадсан. Энэ нь маш бага хэвээр байсан ч номлолыг аврахад хангалттай байсан.
Нөгөөтэйгүүр, маш алслагдсан сансрын хөлөг нь дамжуулалт нь удаан хугацаа шаарддаг тул маш хүчирхэг дамжуулагч антен, тэжээлийн эх үүсвэрээр тоноглогдсон байх ёстой. Дамжуулах антен нь 12 Вт-ын чадалтай New Horizons датчикийг Плутоны ойролцоо ниссэний дараа эрдэмтэд дамжуулсан мэдээллийн бүрэн багцыг хэдэн сар хүлээсэн.
Энэ асуудлыг шийдэж чадах уу? Тийм ээ, энэ нь боломжтой, гэхдээ үүний тулд бид нарны аймгийн хэмжээнд харилцаа холбооны сүлжээг бий болгох хэрэгтэй, гэхдээ энэ нь маш их цаг хугацаа, мэдээжийн хэрэг санхүүгийн асар их урсгалыг шаарддаг.
Цаашид бид юу хүлээж болох вэ?
Ангараг гаригийн гадаргаас болон түүнээс цааш олон сонирхолтой мэдээлэл биднийг хүлээж байгаа гэдэгт итгэлтэй байна. Хүн төрөлхтөн дэлхийгээс гарч, алс холын гаригууд болон бусад нарны системийг судлах хүсэлтэй байна. Магадгүй хэдэн арван жилийн дараа миний энэ нийтлэл Ангараг гариг эсвэл Альфа Кентаврийн хаа нэгтээ байгаа сургуулийн сурагчдыг л инээлгэх байх. Магадгүй тэр үед хүн төрөлхтөн одоо Киевээс Нью-Йорк руу явж байгаа шигээ бусад гаригууд руу амархан бөгөөд энгийнээр нисэх болно. Би нэг зүйлд итгэлтэй байна, хүн төрөлхтний сансар огторгуйг судлах хүслийг зогсоох боломжгүй юм!
Мөн сонирхолтой:
