Как изображения New Horizons отправляются обратно на Землю?

Короткий ответ

Да, то, что вы видите в новостях, — это недавние изображения. Зонду требуется около 1 часа, чтобы по крупицам отправить одно изображение, и около 4 часов, чтобы биты отправились от зонда на Землю.

Если бы New Horizons могла выполнять научную работу, делать снимки и одновременно отправлять их, это было бы здорово, но это не так. Если в предыдущие дни у зонда было больше времени для передачи изображений, то теперь, когда он находится близко к Плутону и его спутникам, первоочередной задачей является сбор научных данных (включая изображения) и их хранение на борту зонда.

Данные будут загружены на Землю, если позволят другие виды деятельности. Поступит еще много изображений, некоторые в последующие дни, но только одно изображение в час, это займет месяцы, поэтому изображение, снятое сегодня, может быть передано на Землю только через несколько месяцев.

^{Все подробности в следующем полном (и длинном) ответе!}

Источник .

Насколько медленная связь между New Horizons и Землей?

Из Википедии :

Связь с космическим кораблем осуществляется через Х-диапазон. Корабль имел скорость связи 38 кбит / с на Юпитере; на расстоянии Плутона ожидается скорость около 1 кбит / с . Помимо низкой пропускной способности, расстояние до Плутона также вызывает задержку около 4,5 часов (в одну сторону). Тарелки NASA Deep Space Network (DSN) длиной 70 м (230 футов) используются для передачи команд, когда они находятся за пределами Юпитера.

В нем говорится, что трафик между зондом и Землей возможен на скорости около 1 кбит/с. Таким образом, для передачи изображения требуется время: 1 килобит изображения займет более или менее 8 секунд, 1 мегабит займет 1000 секунд или 17 минут и т. д.

^{(Это не совсем точно, потому что к пиксельным битам добавляются дополнительные управляющие и корректирующие биты. Но это принцип.)}

Сколько времени занимает отправка файла изображения?

Изображение LORRI может быть сжато на борту New Horizons до размера 2,5 Мбит (в зависимости от содержимого изображения). Отправка этого сообщения от зонда занимает около 42 минут. Но сигнал еще не дошел до Земли. . . .

Сколько времени занимает получение файла изображения?

Плутон и Новые Горизонты сейчас находятся на расстоянии около 4,6 млрд км. Радиоволны распространяются со скоростью около 300 000 км/с. Таким образом, чтобы добраться до Земли, требуется 4 часа 20 минут.

Подводить итоги:

• T0: New Horizons отправляет первый бит изображения и продолжает отправлять биты в течение 42 мин.
• T0+42 мин: New Horizons отправляет следующее изображение, а при T0+84 мин еще одно и т. д.
• T1 = T0 + 4h20: Мы получаем первый бит первого изображения на Земле.
• T1 + 42 мин: Получаем последний бит первого изображения, затем первый бит следующего изображения и т. д.

Сколько изображений можно получить в месяц?

Первое изображение заняло 5 часов 02 минуты. Следующее изображение может быть получено и будет завершено через 42 мин.

При такой скорости мы можем получать 34 изображения в день. В месяц мы можем получить 1045 изображений.

Но на самом деле это будет сделано в два этапа: сначала на Землю будет отправлен обзорный каталог в формате среднего сжатия, как объяснялось до сих пор, а затем более крупные изображения с полным разрешением (сжатие без потерь). Это текущее расписание:

Отправляются ли изображения в настоящее время?

Если вы посмотрите на расписание нисходящей линии связи, предоставленное @TildalWave (Книга наблюдений ), вы увидите, что в настоящее время отправляются изображения:

• Сегодня и завтра будут загружены наборы среднесжатых изображений под названием NY Times .
• Снимки в высоком разрешении будут отправлены 17-20 июля.

Будьте готовы увидеть их в новостях!

Это очень медленно! Почему?

New Horizons находится очень далеко, поэтому мы получаем от него очень слабый сигнал. Чтобы иметь возможность решить, получаем ли мы в настоящее время 0 или 1, нам нужно накопить полученную энергию. Для этого нам нужно слушать сигнал немного дольше. Поэтому они должны быть отправлены с меньшей скоростью.

Изображения не могут быть отправлены непрерывно

New Horizons не может круглосуточно отправлять изображения на Землю:

• Иногда Земля не видна
• Иногда антенна не может быть ориентирована в направлении Земли (поскольку для работы научных инструментов может потребоваться, чтобы зонд был ориентирован по-другому).
• Иногда необходимо передавать данные, отличные от изображений.

Наиболее важные части миссии на текущем этапе пролета Плутона:

• Для сбора данных об атмосфере. Плутон удаляется от Солнца, а значит, остывает, и атмосфера его застывших частиц изменится.
• Сфотографировать Плутон и его спутники. New Horizons теперь находится очень близко к Плутону и может снимать очень подробные изображения на уровне, невиданном в прошлом.

Если вы посмотрите на космический корабль в начале этого поста, вы увидите, что антенну нельзя сориентировать (на Землю) без изменения ориентации других инструментов и датчиков, и что тепловизор LORRI и тарелка находятся на расстоянии 90° друг от друга, что ограничивает направление изображения при передаче на Землю.

Таким образом, будут собираться высокоприоритетные данные (изображения и данные других датчиков) и сохраняться в памяти. Позже, в подходящее время, зонд будет ориентирован на «звонок домой», чтобы сохраненные данные можно было загрузить на Землю.

Куда попадают изображения?

Изображения получены сетью Deep Space Network (NASA) с антеннами в 3 точках по всему миру. На этот раз это Мадрид, который смотрит на New Horizons своей самой большой антенной (диаметр 70 м). Но как видите сигнала нет, связь не активна.

Чтобы ответить на эту часть вопроса:

тогда те изображения, которые мы сейчас гуляем по интернету, на самом деле только месяц или что-то в этом роде?

За последние несколько дней до пролета New Horizons прислал нам несколько изображений. Это лишь малая часть собранных данных (изображения и другие показания приборов).
New Horizons не может одновременно фотографировать и отправлять данные на Землю. Поэтому они планировали миссию так, чтобы иметь как можно больше времени для наблюдений. Чтобы убедиться, что у нас есть хоть какие-то данные на случай катастрофической проблемы, некоторое время было зарезервировано для отправки нескольких изображений на Землю непосредственно перед столкновением. Остальные собранные данные хранятся на борту космического корабля и будут отправлены после завершения этапа наблюдения миссии.

Этот снимок был сделан 13 июля: