Что такое всплывающий круглый диск со спиральным узором в этой анимации НАСА с вертолетом Dragonfly для Титана? Антенна? Вид, группа, цель?

Фрагмент скриншота из «Стрекоза: новая миссия НАСА по исследованию лунного Титана Сатурна» примерно в 00:44.

В 00:36видео НАСА «Стрекоза: новая миссия НАСА по исследованию лунного Титана Сатурна» в июне 2019 года анимация показывает, как он приземляется, а затем разворачивает круглый диск со спиральным узором из точек в 00:44. Ниже показан увеличенный/резкий фрагмент снимка экрана, на котором виден спиральный узор из маленьких пятен в форме буквы «Т», вращающихся около 6 раз; плотные в середине, разреженные по их спиральному пути у края.

Ответ @Hobbes на вопрос Предусматривает ли проект Dragonfly (квадрокоптеры на Титане) прикрепленные РИТЭГи или они будут статичными и будут повторно посещаться для зарядки? есть несколько более новых деталей и изображений вертолета и они показывают диск.

Исходя из заявленного диаметра теплозащитного экрана в 3,7 метра, мы можем оценить, что длина Стрекозы от начала до конца составляет примерно 3 метра (!!), а диаметр диска примерно от 80 до 100 см.

Я имею в виду «антенну с высоким коэффициентом усиления» и поверхностно сравниваю с HGA Curiosity и Perseverance, которые легко артикулируются. Этот выглядит чертовски тоньше, но отчасти это может быть художественной вольностью, а отчасти из-за того, что он больше в диаметре, чем у марсоходов.

Из этого ответа на Сможет ли Стрекоза добраться до одного из озер Титана? :

антенна Curiosity с высоким коэффициентом усиления;  шарнирный грязный шестигранник Усиление антенны Curiosity с высоким коэффициентом усиления в режимах нисходящей линии связи от MSL Telecommunication System Design.

щелкните изображения для увеличения слева: Антенна Curiosity с высоким коэффициентом усиления (сочлененный грязный шестиугольник). Вырезано отсюда . справа: коэффициент усиления антенны Curiosity с высоким коэффициентом усиления в режимах нисходящей линии связи от MSL Telecommunication System Design .

Мы видим, что Стрекоза должна много общаться каждый солнечный день Титана из 15,92 земных дня. «Почему солнечный день? На Луне с непрозрачной атмосферой радиоизотопная термоэлектрическая энергия так далеко от Солнца», — спросите вы? Потому что с 10 а.е. Земля и Солнце всегда находятся в пределах примерно 6 градусов друг от друга. Это не так близко, как 0,4 градуса для "Вояджеров", но радиовидимость Земли будет синхронизирована с солнечными, а не звездными днями на Титане. Насколько хорошо «Вояджер-1» может в наши дни отделять сигналы Земли от солнечного шума?


Рис. 7. Концепция управления энергопотреблением и коммуникации.  MMRTG постоянно подзаряжает батарею, но нисходящая связь и особенно полет требуют значительной энергии.  Занятия можно регулировать в соответствии с возможностями MMRTG in situ, сохраняя при этом достаточный запас по степени заряда батареи.

Источник: Р.Д. Лоренц и соавт. Технический дайджест Johns Hopkins APL, том 34, номер 3 (2018 г.), www.jhuapl.edu/techdigest Dragonfly: концепция спускаемого аппарата с винтокрылым аппаратом для научных исследований на Титане

Рис. 7. Концепция управления энергопотреблением и коммуникации. MMRTG постоянно подзаряжает батарею, но нисходящая связь и особенно полет требуют значительной энергии. Занятия можно регулировать в соответствии с возможностями MMRTG in situ, сохраняя при этом достаточный запас по степени заряда батареи.


Вопрос:

Что такое всплывающий круглый диск со спиральным узором в этой анимации НАСА с вертолетом Dragonfly для Титана? Антенна с большим коэффициентом усиления? Если да, то какого типа, как он работает, какую группу он будет использовать и с кем он будет разговаривать?

«Дополнительные баллы: * Почему маленькие буквы «Т» поворачиваются только на 180 градусов каждый раз, когда спираль завершает полный круг?


Относительно спиральных и концентрических круглых антенн:

Относится к фазированию, антеннам с фазированной решеткой и формированию луча; никаких следов спиралевидного рисунка отдельных элементов радиатора нигде нет!:


Скриншоты из Starlink Teardown: DISHY DESTROYED! . См . также Как зубчатый механизм этой антенны наземной станции SpaceX Starlink перемещает ее как по высоте, так и по азимуту ? Терминал

скриншоты из Starlink Teardown: DISHY DESTROYED! скриншоты из Starlink Teardown: DISHY DESTROYED!

щелкните изображения для увеличения размера

Не могли бы вы постараться, чтобы ваши вопросы были немного более краткими? Я не вижу, как 28 (!) ссылок могут помочь.
@asdfex Я немного прибрался, но я не вижу никакого реального вреда в том, чтобы время от времени объединять мудрость сайта по особенно сложной теме, такой как антенны с фазированной решеткой для связи в дальнем космосе. Некоторым читателям эта тема может показаться интересной или им нужны дополнительные источники для ответа, и многие из этих ответов превосходны и заслуживают повторного посещения.
Дикая догадка по бонусному вопросу: потому что 180° достаточно (прорезь и ее поворот на 180° неразличимы, меняется только относительная ориентация прорезей в каждой паре, что, вероятно, не имеет значения) и меньшее изменение угла между последовательные пары слотов означают, что они могут быть упакованы немного ближе.
@hobbs Я думаю, что это, вероятно, тоже так; слоты есть слоты .

Ответы (2)

Быстрый ответ, немного времени не хватает:

Что такое всплывающий круглый диск со спиральным узором в этой анимации НАСА с вертолетом Dragonfly для Титана? Антенна с большим коэффициентом усиления? Если да, то какого типа, как он работает, какую группу он будет использовать и с кем он будет разговаривать?

Как вы правильно догадались, это также упоминается в ответе, на который вы ссылаетесь:

Это HGA — антенна с высоким коэффициентом усиления — и она используется для прямой связи с Землей.

хга

Два верхних блока предназначены для набора навигационных камер, поэтому тарелка шарнирная.

Артикуляция блюда поможет построить визуальную панораму.

навигационная камера

ответ, я получил от этого:

https://www.lpi.usra.edu/opag/meetings/feb2020/presentations/Turtle.pdf

Что касается антенны:

Однослойные круглые апертуры, также известные как радиальные линейно-щелевые массивы (RLSA).

Линейно поляризованные массивы также обеспечиваются за счет изменения расположения массивов слотов.

Для кругового узора есть концентрический и спиральный, который используется здесь:

спираль

Интересное чтение по поводу спирали РСЛА:

https://www.intechopen.com/books/телекоммуникационные-системы-принципы-и-приложения-оф-беспроводных-оптических-технологий/радиальные-линейные-щелевые-решетки-rlsa-антенны

Антенны с радиальной линейной щелевой решеткой (RLSA) представляют собой тип резонаторных или волноводных антенн.

Эти антенны были впервые разработаны для спутниковых приемников в качестве опции помимо параболических антенн.

В отличие от параболических антенн, антенны RLSA имеют то преимущество, что они имеют фидеры в задней части антенны, так что фидеры не блокируют входящие сигналы.

Другим преимуществом является их плоская форма, что делает их более компактными .

Метод (расположение щелей) направлен на получение равномерного распределения апертуры. Эта антенна имеет двухслойный резонатор и обладает хорошей линейной поляризацией. Андо также предложил метод луча для улучшения плохого коэффициента отражения в антеннах RLSA с линейной поляризацией.

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Структура антенны РЛСА состоит из излучающего элемента, резонатора, фона и фидера.

Излучающий элемент обычно представляет собой круглую пластину из металлов, таких как алюминий, медь или латунь.

Излучающий элемент состоит из множества пар щелей.

Одна пара слотов действует как один элемент антенны, так что все пары слотов образуют антенную решетку.

Фон представляет собой металлическую пластину, как и излучающий элемент, но фон не имеет прорезей.

Полость представляет собой диэлектрический материал, который имеет форму трубки.

Вместе с излучающим элементом и фоном резонатор работает как круглый волновод, по которому сигнал от фидера распространяется в радиальном направлении.

Фидер - это часть антенн RLSA, используемая для подачи сигналов из линии передачи в антенну.

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Для того чтобы результирующее излучение от каждой щели объединялось в оси визирования для создания линейной поляризации, фазы возбуждения щели должны отличаться на 0 или 180 градусов.

Поэтому расстояние между щелями выбирают равным половине длины волны ведущего.

Предположительно, он работает на частотах X-диапазона Deep Space Network (DSN).

Ссылаясь на Кассини:

Несущая частота X-диапазона около 7,2 ГГц (восходящая линия связи) и 8,4 ГГц (нисходящая линия связи).

это ссылка, которая может дать больше:

https://deepspace.jpl.nasa.gov/dsndocs/810-005/201/201C.pdf

И это говорит:

Возможности X-диапазона необходимы для связи через атмосферу Титана.

https://smd-prod.s3.amazonaws.com/science-pink/s3fs-public/atoms/files/JLazio_PlanetaryScienceAdvisoryCommittee-February-v2.pdf

Хотя нисходящая линия Ka-диапазона имеет явное преимущество в пропускной способности , существует необходимость в поддержке многодиапазонной нисходящей линии связи. Например, трехдиапазонная телеметрия во время атмосферных затмений внешних планет позволяет зондировать разные глубины давления в атмосфере. Кроме того, S-диапазон требуется для связи с Венерой во время зондирования, аэростата, посадочного модуля и операций по выводу на орбиту, когда другие диапазоны не могут проникнуть в атмосферу. Возможности X-диапазона необходимы для связи через атмосферу Титана, а также для аварийной связи с космическими кораблями . Комитет рекомендует, чтобы все три комплекса DSN поддерживали высокую мощность восходящего канала в диапазонах X и Ka и возможности нисходящего канала в диапазонах S, Ka и X.

Потрясающе отличный ответ, спасибо! Я вижу, что вы еще даже не закончили, но не забывайте о «Бонусных баллах: почему маленькие Т-образные фигуры поворачиваются только на 180 градусов каждый раз, когда спираль завершает полный круг?» Не думаю, что это как-то влияет на поляризацию, щель есть щель, но могут быть еще какие-то тонкости...

Я разработчик этой антенны в JHUAPL. На самом деле он все еще находится в стадии разработки, и показанная схема слотов является исполнением художника и не приведет к созданию работающей антенны. Текущая базовая антенна аналогична антенне JHUAPL, созданной для DART:

Технические подробности можно найти в:

https://ieeexplore.ieee.org/document/9330400

Предыдущие ответы плакатов довольно хороши. Антенна RLSA имеет один облучатель в центре, который создает радиальную волну, распространяющуюся от центра антенны к краю антенны. По пути энергия вытекает из щели, образуя луч. Каждая Т-образная диаграмма формирует одну пару антенн с круговой поляризацией. Каждая пара слотов должна быть правильно сфазирована для формирования луча. По фазе элементы располагаются по спирали. Рассмотрим один диаметр поперек антенны. Элементы на противоположных сторонах центра ориентированы друг к другу на 180 градусов. Чтобы скорректировать геометрию, фаза элементов на противоположных сторонах центра должна быть на 180 градусов не совмещена по фазе. Для этого их перемещают на 180 градусов по электрической длине дальше от центра. Обход вокруг антенны таким образом образует спираль.

Вот вопрос, на который я надеялся получить ответ в течение многих лет, есть какие-нибудь мысли? Почему антенна TESS с высоким коэффициентом усиления сделана из волнистой ЧЕРНОЙ ткани, а не из металла?
Прямо изо рта лошади! Спасибо за ответ @MBray