Достаточно ли технологии Deep Space Network (DSN) для пилотируемой миссии на Марс?

Почти каждый космический энтузиаст взволнован миссией на Марс и тем, когда мы отправляем туда наших ученых. Но с точки зрения коммуникаций, готовы ли мы проверить последние достижения в технологии? Если нет, ищем ли мы альтернативное решение (лазеры)?

Я полагаю, вы имеете в виду пилотируемую миссию на Марс? Этот вопрос был бы очень полезен, если бы было указано, почему для этого потребуются другие средства связи, чем для многочисленных беспилотных миссий.
Да, я имел в виду только пилотируемую миссию на Марс. Причина, по которой я использовал слово « Ученый », заключается в том, что сначала мы отправим нашего ученого, а затем обычных людей, потому что он не должен достичь красной планеты. Я просматривал некоторые документы и обнаружил, что у нас есть некоторые ограничения, и поэтому эта мысль пришла мне в голову. Что вы думаете?
Моя точка зрения заключалась не в выборе слова «ученый», а в том факте, что на данный момент существует не менее восьми активных марсианских миссий, отправляющих научные данные.
Может быть , ЗВЕЗДНЫЕ ВРАТА — пример планового исследования дополнительных средств связи? Не знаю, здесь пока нет ответа .
Готовы ли мы проверить, какие последние достижения в какой технологии? О чем ты говоришь?

Ответы (2)

Текущего DSN может быть достаточно, в зависимости от требований миссии с экипажем. Если вы просто хотите общаться с помощью голоса и инженерных и научных данных средней скорости, то конечно. Если вам нужно отправить много каналов непрерывного видео сверхвысокой четкости 8K, то нет. Вам, по крайней мере, потребуется обновить приемники DSN для обработки таких скоростей передачи данных. Имея достаточно большую антенну и усилитель мощности на Марсе, вы, в принципе, могли бы передавать данные с такой скоростью на современных длинах волн DSN.

Однако было бы намного эффективнее использовать лазерную связь для удовлетворения таких требований с точки зрения мощности и апертуры. Сделать это вполне реально. Нет непреодолимой проблемы с указанием, как предполагается в другом ответе здесь. Нам не хватает только денег и миссионерского импульса для построения таких систем. Космические и наземные системы для лазерной связи Марс-Земля проектировались и предлагались на протяжении десятилетий, и в настоящее время ведутся разработки технологий для подготовки к миссии, которая когда-нибудь может потребоваться.

Принимая во внимание другие довольно большие расходы на миссии с экипажем на Марс, кажется весьма вероятным, что небольшие инвестиции будут вложены в лазерную связь для поддержки этих миссий и обеспечения большей развлекательной ценности миссии здесь, на Земле.

Нет ли проблемы наследования с доступностью времени DSN?
Обычно одна антенна DSN уже направлена ​​на Марс, и этого должно быть достаточно. Вы можете иметь несколько приемников на одной антенне.
Возможная скорость передачи данных с использованием DSN зависит также от мощности передатчика, используемого на Марсе, размера антенны и меняющегося расстояния между Землей и Марсом. Предварительный усилитель с очень низким уровнем шума поможет увеличить скорость восходящего канала. Большая мощность на Марсе увеличила бы возможную скорость передачи данных по нисходящей линии связи. Но на Земле можно было бы использовать передатчик мощностью 20 кВт, а на Марсе использовать мощность больше обычных 20 Вт сложно.
Чтобы добавить к этому ответу, с 2021 года требуется несколько часов, чтобы загрузить несколько секунд видео с Марса. Так что не ждите звука в реальном времени с Марса с текущим DSN.

Возможно нет.

Еще в 2014 году НАСА выпустило запрос на информацию, касающийся использования коммерческих решений для марсианских ретрансляторов. Одним из ключевых ограничений, указанных в этом RFI, была очень ограниченная пропускная способность существующей инфраструктуры ретрансляции.

Кроме того, DSN используется для многих других межпланетных миссий (если не для всех, данных об этом у меня нет). Следовательно, существует неотъемлемая проблема планирования, если кто-то хочет поддерживать постоянную связь с экипажем на марсианской земле или в пути.

Как указал Марк Адлер, основным препятствием для лазерной связи с Земли на Марс может быть отсутствие денег и требований миссии для продолжения этого. Кратко изучив это, кажется, что ЕКА достигло уровня технологической готовности 6 для своих систем LEO to Earth. НАСА, по крайней мере , планировало достичь TRL 6 для своей лазерной связи в дальнем космосе к Марсу 2017.

Что касается ситуации наведения , то космический аппарат GEO, находящийся на высоте всего около 36 000 км над Землей, сместит свою проекцию радиочастотного покрытия на 700 км, если его наведение сместится на 1 градус. Лазеры имеют гораздо более узкий луч, чем обычный рефлектор (или антенна ). Таким образом, ограничение на наведение становится еще более строгим. Я подозреваю, что решение, которое мы в конечном итоге выберем через несколько лет, — это «старая обычная» радиосвязь, но на более высокой частоте: чем выше частота, тем больше энергии требуется для генерации этого сигнала, но при этом увеличивается и пропускная способность. . В любом случае марсианская миссия наверняка будет иметь несколько дублирующих систем связи.

У меня есть подозрение, что вы правы, хотя в какой-то момент люди начнут придираться к тому, являются ли терагерцовые или миллиметровые волны «радио- или оптическими», пока не будет указано, что многие радиолюбители уже называют то, на что они смотрят». свет" на какое-то время. Конечно, массив терагерцовых излучателей может довольно легко развернуться до десятков метров в размерах, а поскольку каждый элемент может иметь фазовращатель, он вообще не должен быть особо стабильным каркасом.
Телескопы в космосе «наводят» пиксели своих фокальных плоскостей на стабильность и знание субаргоновых секунд, а с ярким Марсом в качестве путеводной звезды это может происходить в режиме реального времени. Должна быть специальная активная оптическая стабилизация, но это возможно с некоторой комбинацией линз, зеркал, волокон и некоторых пьезоприводов. Возможно, вы захотите добавить размер воздушного диска на Марсе. Угловая секунда составляет около 5E-06 радиан, поэтому с длиной волны 850 нм и апертурой 1,7 метра теоретически вы получите 0,1 угловой секунды, но вы не получите 20 киловатт мощности лазера в этот луч, скорее 2 Вт.
Я не думаю, что вам нужно подниматься выше, чем ТГц. До недавнего времени DSN поддерживал только диапазоны S, C и X (соответственно 2-4 ГГц, 4-8, 8-12 ГГц). Они добавили Ка (26,5-40), но НАСА по-прежнему требует, чтобы все межпланетные космические аппараты передавали на другом более низком диапазоне, чем Ка. Если бы они поддерживали Ka для всех, мы бы уже увидели резкое увеличение пропускной способности. (Есть причина, по которой GEO работает с K и Ka.)
Хорошее замечание по поводу космических телескопов. Однако приемник и/или излучатель должны будут компенсировать вращение обеих планет и любые другие возмущения, а для этого потребуются отличные планетарные модели (это уже поддерживается в SPICE?). В дополнение к 2 Вт мощности, которую вы получаете, не является ли сигнал также потенциально очень шумным? Не говоря уже о том, что Марс и Земля находятся в соединении или близки к соединению, но это создает проблемы даже для радиосвязи.
@Да, да и еще раз! Хорошие моменты один и все. Я хотел бы прочитать больше об этом, я даже не знаю достаточно, чтобы задать хороший вопрос. Если я что-то придумаю, я тоже отмечу это здесь.
Достаточно ли технологии Deep Space Network (DSN) для пилотируемой миссии на Марс?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v