Связь в реальном времени в космосе

Сегодня для общения мы используем аудио- и видеосвязь (по протоколу UDP) по IP-сетям (VoIP) (Skype, Whatsapp, FB messenger). Это прекрасно работает на планете Земля (хотя на это влияют различные факторы ).

Какие технологии используются сегодня для связи в космосе? Как человек на Марсе может разговаривать с кем-то на Земле?

Пакетные протоколы предназначены для очень больших сетей, таких как Интернет, которые перемещают большое количество отдельных потоков данных вместе через одну и ту же среду. Если это то, о чем вы спрашиваете, есть ли обсуждения или планы по расширению Интернета в космос за пределами Земли? дает на это ответ. Однако неясно, это ли то, о чем вы пытаетесь спросить. Меня смущает то, что вы подразумеваете под «в реальном времени», и конкретное упоминание одного человека, разговаривающего с другим.

Ответы (1)

Какие технологии используются сегодня для связи в космосе? Как человек на Марсе может разговаривать с кем-то на Земле?

Использование радиоволн.

Итак, во-первых, «в реальном времени» — это сильно сказано. В зависимости от относительного положения Земли и Марса свету (и, следовательно, электромагнитным волнам) требуется несколько минут, чтобы преодолеть это расстояние. Вы не можете «приятно поболтать», когда что-то говорите, а затем должны ждать несколько минут, пока другой конец не получит это, и не ответит на него, и чтобы ответ дошел до вас. Физически ничто не может быть быстрее света, поэтому связь точка-точка с малой задержкой просто невозможна во вселенной, какой мы ее знаем.

«UDP» и такие вещи, как различные методы VoIP, — это довольно высокоуровневые вещи, которые вы можете делать, как только у вас есть работающая IP-связь. Как вы можете себе представить (если вы когда-либо теряли связь со своим телефоном 3G/4G при выезде из мегаполиса или при проезде через туннель), добиться этого довольно сложно, если расстояние между вами и другим концом составляет несколько астрономических единиц. .

Таким образом, сложная часть на самом деле не в том, чтобы выбрать что-то, что работает на таком высоком уровне стека протоколов, а в том, чтобы сначала вообще установить контакт — на самом деле, если вы находитесь не на той стороне планеты, отвернувшись от другой планеты. , это становится очень сложной проблемой, и вам понадобится очень мощная система спутников, вращающихся вокруг ваших планет, чтобы передавать сигналы вокруг, чтобы фактически не было тени. Солнце, потенциально мешающее (и являющееся огромным источником шума), также не помогает.

На самом деле таких спутниковых систем не существует; Марсианские миссии теряют связь на несколько часов каждый марсианский день, когда чистая геометрия не позволяет прямой видимости.

Итак, ваш вопрос начинается слишком высокоуровнево; это все равно, что спрашивать «в какие мебельные магазины ходили древние люди», тогда как реальный вопрос будет заключаться в том, «как ранние люди вообще строили жилье».

Позвольте мне добавить, что коммуникационные технологии — это очень богатая математикой область, и у нас есть много уравнений, описывающих теоретические ограничения. Итак, будьте уверены, что без огромной антенны (вспомните спутниковую антенну с десятками метров в диаметре) вы просто математически не сможете добиться достаточного приема сигнала (и, следовательно, отношения сигнал/шум), чтобы даже теоретически позволить (не : реализовать) разборчивый голосовой вызов с поверхности планеты на поверхность планеты. (Условия для Google, если вы делаете отчет: SNR, пропускная способность канала Шеннона, потери в свободном пространстве, усиление антенны, фоновое излучение, коэффициент шума)

Отличный ответ! Я бы просто добавил, что есть предложения использовать некеплеровские орбиты для постоянной связи между Землей и Марсом независимо от положения планет. Примеры можно найти в разделе VB следующей статьи: McKay, RJ, et al. «Некеплеровские орбиты с использованием двигательных установок с малой тягой и высоким ISP». 60-й Международный астронавтический конгресс. 2009.
Спасибо за интересный комментарий :) Но, как вы говорите, это предложения , а выводить спутники на орбиты не только земные - дело, мягко говоря, нетривиальное :)
Ха-ха, да, "нетривиальный" - это сильное преуменьшение!