Спутники вокруг внешних планет, которые действуют как усилители сигналов от объектов, подобных путешественникам.

Одна из проблем исследования дальнего космоса заключается в том, что когда объект (например, «Вояджер») находится далеко в Солнечной системе, физическое расстояние становится настолько большим, что сигнал, достигающий Земли, становится очень слабым. Мне было интересно, не пришло ли время для нас, людей, инвестировать в спутники вокруг внешних планет, которые могли бы действовать как усилитель для удаленных «Вояджеров» и будущих миссий, подобных «Вояджерам». Их работа будет состоять в том, чтобы вращаться вокруг, скажем, Нептуна, слушать любой сигнал из этих очень далеких систем и передавать его обратно с усиленным сигналом на Землю. В качестве резерва такие спутники могли бы иметь все планеты, такие как Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун или даже их многочисленные спутники. Таким образом, любая проблема в одном спутнике не будет немедленной проблемой и не потребует немедленного решения.

Гораздо проще построить большие параболические антенны и очень малошумящие усилители на земле. И действительно намного дешевле.
Рановато для чего-то подобного. Вам понадобится изрядное количество ретрансляторов по всей Солнечной системе. Кажется дорогим, когда вы начинаете добавлять пусковые установки, персонал и повторители.
Связанный, но не дубликат: space.stackexchange.com/questions/23232/…
Полезно иметь рядом с каждой планетой реле для передачи информации от зондов, исследующих эту планету и ее луны. Пара орбитальных зондов делает это для марсоходов, например, и Галилео и Кассини передали данные с выпущенных ими зондов.
Для зондов за пределами планетарной системы, таких как "Вояджер", это мало поможет. Даже если Нептун находится на правильной стороне своей орбиты, он все равно меньше половины пути до "Вояджера", и более крупная тарелка на Земле более чем компенсирует это.
Какой у Вас вопрос?
Ваша проблема в том, что таких ретрансляционных станций потребуется гораздо больше, чем только "В качестве резерва такие спутники могли бы иметь все планеты, такие как Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун или даже их многочисленные луны" Все солнечные планеты постоянно меняют свое относительное положение. Для замены огромной антенны и очень мощного передатчика на Земле необходимо множество ретрансляционных станций на очень близких расстояниях. Антенна DSN примерно в 1000 раз мощнее и в 10 раз больше в диаметре, чем объект, подобный путешественнику.

Ответы (1)

Есть несколько факторов, затрудняющих это:

  1. Размер антенны. Самая большая параболическая антенна в космосе имеет диаметр 10 м ( «Спектр-Р» ). DSN имеет 70-метровые антенны. Спутник с 70-метровой антенной был бы очень тяжелым, возможно, слишком тяжелым, чтобы добраться до внешней части Солнечной системы. Чтобы добраться до орбиты Нептуна, требуется много энергии: «Вояджеры» — самый тяжелый космический корабль, который мы когда-либо отправляли туда, его масса составляет около 700 кг. Даже SLS не может отправить 10-тонный спутник туда, где вам нужны эти реле.
  2. Орбитальная механика. Если вы поместите такой спутник на орбиту вокруг Юпитера, он будет следовать 12-летней орбите Юпитера. В половине случаев он будет дальше от "Вояджера-1", чем мы. Таким образом, вам нужно 4 из них: один рядом с Юпитером, другие 3 на орбитах, опережающих или отстающих от Юпитера. На самом деле, вы вообще не хотите вращаться вокруг Юпитера, потому что Юпитер и его спутники будут мешать (и из-за радиационной обстановки). Лучше поместить все 4 из них на ведущую/конечную орбиту. И они не должны быть вокруг Юпитера.
  3. Это будут крупные межпланетные миссии сами по себе. Юпитер находится всего в 5 а.е. от нас, "Вояджеры" - в 140 а.е. Чтобы изменить ситуацию, спутники-ретрансляторы должны быть на полпути, что в два раза больше расстояния до Плутона. Чтобы туда добраться, нужно 15 лет.
  4. Расходы. Один спутник легко стоит 250-500 миллионов долларов, что больше, чем стоимость 70-метровой антенны DSN.
  5. Ограниченное использование. У нас есть только несколько миссий, которые могли бы использовать эти ретрансляторы: 2 "Вояджера" и "Новые горизонты". Между ними было 30 лет. В планах еще два: орбитальный аппарат Плутона и межзвездная миссия. Стоимость антенной сети должна быть разделена между этими миссиями. И New Horizons показала, что полеты с облетом могут работать с очень небольшими требованиями к пропускной способности (1 кбит/с).
  6. Регулярная замена. Поскольку эти антенны должны быть направлены на Землю и спутник, а эти направления постоянно меняются, спутник должен использовать двигатели для маневрирования. Это ограничивает срок службы спутника. Каждому из них также нужны РИТЭГи для питания (также ограничивая срок службы и делая миссию намного дороже, и мы не производим достаточно Pu-239 для обеспечения всех этих миссий)

Ретрансляторы вокруг планеты — это отдельная история. Для Марса это уже делается. Каждый орбитальный аппарат Марса способен передавать сигналы любой миссии на поверхность Марса. Это позволяет наземным миссиям быть меньше и легче (им нужно только нести небольшую тарелку для связи с орбитальным аппаратом над головой).

Кроме вышеперечисленных, как минимум еще два. (1) 70-метровая антенна — это просто красивая скульптура без очень малошумящих, криогенно охлаждаемых, частотно-зависимых и несколько привередливых приемников и усилителей для захвата данных. То, что они криогенно охлаждаются, влечет за собой еще один расходный материал в космосе, расходный материал, который имеет обыкновение протекать через свой контейнер. То, что они зависят от частоты, означает, что транспортному средству потребуется по одному для каждой частоты и автоматизированная система, которая меняет их местами. То, что они несколько привередливы, означает, что транспортному средству потребуется более одного для каждой частоты.
(2) Наземные системы постоянно совершенствуются. Упрямые малошумящие усилители на основе рубиновых мазеров, которые использовались в 1960-х и 1970-х годах, ушли в прошлое, как и их замены, и их замены заменяются сейчас. С другой стороны, в космосе есть много электроники прошлых тысячелетий. Например, компьютеры в марсоходе и посадочном модуле, которые в настоящее время работают на Марсе, имеют меньшую вычислительную мощность и намного меньше памяти, чем обычные настольные компьютеры середины 1990-х годов. Электроника, предназначенная для использования в космосе, на два десятилетия отстает от электроники, предназначенной для использования на земле.
Спутники вокруг внешних планет, которые действуют как усилители сигналов от объектов, подобных путешественникам.
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v