Как работала связь между SpaceX Tesla и Землей?

Поток HD-видео и передатчики были рассчитаны только на первые несколько сотен километров. То, что вы можете видеть сейчас, — это повторы первых потоков. Falcon-Heavy сейчас слишком далеко, чтобы иметь какое-либо широкополосное приложение, такое как видео, надежно передающее обратно на Землю.

Хотя в таблице 4.6 в Руководстве пользователя Falcon-9 указаны частоты и каналы транспондеров/трансиверов/приемников на борту.

В руководстве перечислены «ракеты-носители Falcon» без дальнейшего указания модели, это неточно, и я не смог это подтвердить, совпадают ли частоты / транспондеры Falcon-Heavy.

Можно предположить, что транспондеры на Falcon-Heavy как минимум похожи.

С помощью этой информации можно сделать вывод, что современные телекоммуникации осуществляются с помощью телеметрии (кодирование/модуляция ИКМ/ЧМ) в основном для нисходящих приложений.

Кроме того, ясно, что восходящие команды, вероятно, будут выполняться транспондером C-диапазона с использованием импульсной модуляции CW (непрерывная волна) и приемником команд UHF, который использует FM-модуляцию.

Без общедоступных спецификаций протоколов из этого документа нечего почерпнуть.

Передаваемые сигналы в диапазонах 2,2 ГГц и 5,7 ГГц, несмотря на приличную выходную мощность в источнике, будут значительно ослаблены до того, как достигнут Земли. Для их приема с такого большого расстояния в космосе потребуются специальные приемники и антенны. Я не совсем уверен в текущей скорости или ускорении Falcon-Heavy, но сейчас прошло 2 дня, и при скорости 10 км/с это довольно далеко. Слишком далеко, чтобы собирать какие-либо данные с помощью оборудования потребительского класса.

Любые транспондеры от родстера, хотя я не могу найти никаких упоминаний или подробностей о них, находятся в той же ситуации, что и описанная. В какой-то момент родстер окажется слишком далеко, чтобы надежно передать качественный сигнал на землю.

Без спецификаций мы можем только применить некоторую теорию к трансмиссиям Теслы.

Общая формула для потерь на пути:

PL(дб) = 20log(d) + 20log(f) + 32,44 - Gtx - Grx

• PL = потери в тракте в дБ
• d = расстояние в км
• f = частота в МГц
• Gtx = усиление передающей антенны в дБи
• Grx = усиление приемной антенны в дБи

Для видео качества HD вам нужна полоса пропускания 4 МГц или выше, что позволит увеличить частоту передачи до ГГц для надежного кодирования/модуляции. Кроме того, вам необходимо знать выходную мощность передатчика и минимальный уровень шума // SINAD приемника.

Ниже приведен только пример расчета, поскольку подробности о нем на самом деле недоступны, предположим следующее:

• Уровень шума приемника = -114 дБм
• Приемник SINAD = 12 дБ
• Усиление антенны приемника = 30 дБи (скромная антенна диаметром 1-2 метра)
• Частота передачи = 2200 МГц
• Выходная мощность передатчика = 10 Вт (40 дБм)
• Коэффициент усиления передающей антенны = 0 дБи (очень скромная и маленькая антенна)

И с этим, давайте предположим, что расстояние составляет 3000 км, теперь мы можем подставить это в формулу:

PL = 20log(3000) + 20log(2200) - 30 - 0

PL = 106 дБ

Вернемся к приемнику. Для получения правильного сигнала сигнал должен быть больше -114 (дБм) + 12 (дБ SINAD) = -102 дБм или лучше.

Итак, теперь у нас есть:

Выходная мощность - потери на пути = -102 дБм (или лучше)

40 (дБм) - 106 = -66 дБм

Это означало бы, что с очень простой антенной с коэффициентом усиления 0 дБи на стороне передатчика и всеми другими теоретически выборочными значениями можно было бы передавать надежный сигнал.

Однако в этом расчете не учитываются атмосферные и космические помехи. Также не учитывается направленность передающей антенны.

Практика такова, что нужно принимать во внимание гораздо больше, и представленные здесь значения могут не отражать ничего близкого к фактической конструкции передатчиков на борту родстера.

Есть ли простая антенна, установленная на Tesla, достаточно мощная, чтобы обеспечить передачу на большое расстояние (в течение первых 4 часов)?

вероятно/да, практически, вероятно, существует более одной антенны для преодоления ограничений направленности и вращения объекта.

Но это больше, чем просто надежная отправка и прием сигнала. Самая большая проблема, с которой вы можете столкнуться, связана с кодированием, и убедитесь, что ваш протокол действительно позволяет использовать такие расстояния со встроенной коррекцией ошибок, которая, несомненно, необходима. На скорости видео HD существует множество битов (каламбур), которые могут пойти не так. Для связи на большие расстояния и телеметрии обычно выбирают гораздо меньшую полосу пропускания и более разумный протокол, такой как PCM, PSK, (Q)BPSK и подобные.

Вот детали передатчиков полезной нагрузки, это были два канала, которые Тесла использовал для передачи видео. Те, что в таблице выше, являются чисто ракетой-носителем.

2370,5 МГц MO 20 Вт 11,8 Вт 4M88G1D 6,25 Мбит/с
2382,50 МГц MO 20 Вт 10,8 Вт 4M88G1D 6,25 Мбит/с

(частота, мощность передатчика, EIRP, обозначение излучения, RF ч/б)

Учитывая, что мощность TX составляет 20 Вт, а фактическая EIRP составляет около 1/2, вы можете предположить, что TX разделен сплиттером на 3 дБ, а затем подается на пару антенн с нулевым коэффициентом усиления, скорее всего, это патчи или аналогичные . Вполне вероятно, что два передатчика передавали одно и то же видео, а пути их сигналов были разными для целей DR. Антенны, вероятно, были типа QFH или патч-типа, которые имели бы очень широкую ширину луча и в парах не имели бы нулей. Это все догадки — я внимательно посмотрел фотографии полностью интегрированной полезной нагрузки, вы можете легко увидеть леса, поддерживающие камеры, но антенны S-диапазона не были очевидны.