Улучшит ли задержка связи добавление спутников между Землей и Марсом?

Уменьшит ли добавление спутников на пути от Земли к Марсу время, необходимое для отправки и получения сообщений между ними?

Ответы (2)

Нет. Задержка связи (время между отправкой бита и его получением на другом конце) между зондами Земли и Марса почти полностью ограничена скоростью света, поскольку они представляют собой радиоволны, движущиеся по прямому пути в вакууме. (Есть также планы для оптической связи, но, насколько я знаю, ни один марсианский орбитальный аппарат с такой пропускной способностью еще не запущен. Однако это не изменит задержку, поскольку все электромагнитные волны любой частоты/длины волны распространяются со скоростью свет в вакууме по определению.)

С другой стороны, пропускная способность связи, объем данных, передаваемых в секунду, вероятно, значительно возрастет, поскольку современная спутниковая связь ограничена по ширине полосы в основном фундаментальными ограничениями дифференциации сигнал-шум при заданном уровне мощности передатчика, ширине луча, расстоянии и размере приемника. Таким образом, простое сокращение расстояния и использование повторителей значительно увеличило бы пропускную способность: каждое удвоение расстояния между линиями уменьшает потери мощности до одной четверти и, следовательно, увеличивает пропускную способность в четыре раза или даже лучше. Однако вам понадобятся дополнительные повторители, чтобы компенсировать меньшие антенны и меньший бюджет мощности; поскольку самые большие тарелки на Земле имеют размер около 70 м, а спутниковые тарелки с трудом достигают даже десятой части этого размера, расчет обратной стороны конверта показывает, что вы d требуется не менее десяти последовательных посредников, чтобы соответствовать текущему уровню развития техники. Кроме того, каждое дополнительное промежуточное звено увеличивает пропускную способность, если они распределены равномерно. Поскольку они вряд ли будут располагаться по идеально прямой линии, а также из-за времени внутренней обработки сигнала, задержка будет немного увеличиваться, вероятно, на доли секунды за поездку из 200–1200 секунд, что довольно неплохо. незначительный.

К сожалению, размещение спутников между Землей и Марсом в настоящее время не особенно практично; промежуточные орбиты неизбежно смещают спутники, требуя либо больших солнечных парусов, чтобы частично зависать на месте (и в определенной степени маневрировать вперед и назад), либо большого созвездия подобных спутников (вероятно, десятков тысяч), чтобы продолжать двигаться в нужное положение. по мере того, как каждый выходит из выравнивания. Солнечные паруса были развернуты всего несколько раз, и ни для чего такого авантюрного, так что это потребует некоторых новых инженерных работ.

И даже если вы разместите группу спутников, если вы не говорите о тысячах спутников, чтобы избежать увеличения задержки в ближайшем приближении и десятков или сотен в самом длинном. Тем не менее, вероятно, было бы лучше разместить пару гигантских спутников для передачи между ними. Переход на лазерную связь также может улучшить пропускную способность.
Я не уверен в пропускной способности - для связи спутник-Земля можно использовать большую тарелку на одном конце, а связь спутник-спутник имеет только маленькие антенны на обоих концах. Однако помогло бы огромное количество спутников или лазерная связь.
@asdfex: Просто наличие одного или двух промежуточных спутников вряд ли сильно поможет, нет. Но наличие довольно многих почти неизбежно улучшит ситуацию. Очевидно, что пропускная способность всегда определяется самым слабым звеном.
Это много спутников, учитывая, что вам нужно заменить одну тарелку DSN 35 м на тарелки, возможно, 4-8 м, которые вы можете разместить на спутнике - возможно, вы можете добавить некоторые цифры к своему ответу.
В космосе можно использовать очень большие (многие десятки метров) легкие развертываемые антенны, тогда как на Земле они разрушатся под собственным весом (или потребуют гораздо более обширной конструкции). например, спутники Orion SIGINT имеют антенны диаметром не менее 100 м, что больше, чем у самой большой антенны сети дальнего космоса.
Не забывайте о более коротких волнах! Усиление варьируется как ( Д / λ ) 2 , так что переход на ТГц или еще лучше на оптический будет лучше всего. 30-сантиметровый телескоп на 1 микроне похож на 9-километровую тарелку на 10 ГГц с точки зрения усиления радиовещательной антенны (лучше начать за пределами атмосферы Земли, хотя для восходящей линии связи).
Добавление ретрансляционных спутников в конечном итоге приведет к увеличению задержки при увеличении пропускной способности. Правильно спроектированные спутники минимизируют это, и влияние будет довольно небольшим по сравнению с присущей задержкой на таком расстоянии, но в конечном итоге это немного ухудшит ситуацию.
В ДСН на Земле используются не только очень большие антенные тарелки, но и передатчики мощностью 20 кВт вместо 10-20 Вт. А есть малошумящие предусилители с криогенным охлаждением. Для цепочки спутников-ретрансляторов недостаточно только очень больших антенных тарелок. Для непрерывной передачи с минимальной задержкой каждому спутнику необходимы две антенны, одна для приема, а другая для одновременного приема. Восходящая и нисходящая линии связи должны быть возможны одновременно.

Всего около двух недель каждые 26 месяцев, когда Земля и Марс находятся в соединении. Солнце блокирует связь, поэтому задержка фактически составляет две недели или столько дней, сколько осталось. В этом случае спутник-ретранслятор на какой-то промежуточной орбите вокруг Солнца, а не на этой линии Земля-Солнце-Марс, уменьшит эффективную задержку.

Хотя вряд ли стоит усилий. Вместо этого проблема соединения могла бы быть значительно уменьшена или даже устранена большую часть времени с помощью лазерной связи.

Улучшит ли задержка связи добавление спутников между Землей и Марсом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v